Etude des changements d'occupation des sols dans la zone côtière à partir de données hétérogènes : application au pays de Brest.

Land use and land cover changes are a major concern for science, because of their impacts on global environmental chan ge. However land use and land changes in coastal areas and their consequences at a local scale are not often studied. But coastal areas. But human pressure on worldwide coasts increase and lead to major changes of coastal land cover. The major aim of this thesis was to produce relevant information on land cover changes in the coastal area of the Pays de Brest, Brittany (France) between 1977 and 2003. The implemented methodology merge heterogenous data. It is based on an object-oriented classification approach for the identification of land cover types from a 10 m SPOT 5 image and a photo-interpreted national GIS layer (IPLI-1977). The result of the object-oriented classification is a three levels description of the 2003 study area's land cover. The combination of both IPLI and SPOT 5 classification layers describe the main land cover changes between 1977 et 2003. The most significant increase was in the built-up areas, near the town of Brest and the coasts in particular. We also notice the increase of fallow land.De part leur influence déterminante sur les changements globaux, les changements d'occupation et d'utilisation des sols constituent un champ de recherche extrêmement actif. Néanmoins l'étude des changements de la zone côtière de leur conséquences locales est encore relativement rare. Or le littoral connaît depuis le siècle dernier des pressions anthropiques croissantes génératrices de changements d'occupation des sols. La finalité principale de ce travail était de contribuer à la connaissance des dynamiques territoriales récentes de la partie terrestre de la zone côtière, appliquée au territoire du Pays de Brest. La méthodologie retenue s'articule autour de la classification orientée-objet d'une image satellitaire SPOT 5 d'avril 2003, et de l'utilisation de données d'occupation des sols hétérogènes (IPLI-77), pour la production d'une information sur les changements d'occupation des sols survenus dans les communes littorales du Pays de Brest entre 1977 et 2003. Le résultat de l'analyse orientée-objet entreprise sur l'image SPOT 5 permet de décrire finement l'occupation des sols en 2003, à trois niveaux de précision. Puis l'analyse combinée des deux jeux de données décrit les principales évolutions de l'occupation des sols entre les deux dates. Elle montre une artificialisation sensible, notamment aux abords de la ville de Brest et sur le littoral, et un enfrichement des terres agricoles. Enfin la formulation d'hypothèses synthétisées sous forme de variables permet de mettre en évidence quelques facteurs de l'artificialisation à cette période

Analyse de la détérioration de la forêt de la Cordillère de la Costa dans le sud chilien : géomatique et modélisation prospective appliquée sur une forêt patrimoniale de la province d'Osorno (41º 15’ - 41º 00’ latitude Sud)

SAn area of the Cordillera de la Costa is studied in southern Chile (41°15'S - 41°00'S), inhabited by ethnic Mapuche. There are still valuable temperate forests that have high conservation priority worldwide. But it is found, a continuous process of transformation related to the extraction of firewood, ranching, disruption of habitat conifer Fitzroya cupressoides, and deployment of forest plantations. Based on a multi-temporal satellite images classification, a spatial-temporal modeling was implemented to understand and predict the dynamics of the deterioration of the forest. Retrospective analysis revealed that between 1976 and 2008, the forest has been reduced 12,400 ha, a deforestation rate of 0.25% per annum. 20 models of deforestation are calibrated, 4 of them are selected to construct scenarios. The simulation predicted that reductions of forest between 2008 and 2040 could reach 13,000 ha. Two other models implemented simulate changes in habitat quality F. cupressoides. Scenarios predict an increase in the damaged surface; extrapolating from the learning period 2001-2008 during which the largest share of indigenous lands was legalized, compared with the previous period to 2001, predicts a significant increase in the damaged surface. In this way, it provides a tool to enhance the local management of environmental systems still not incorporated into the Chilean planning. Finally, the thesis also makes interesting comparisons between models that differ with respect to the calibration parameters.On étudie une zone de la Cordillère de la Costa au sud du Chili (41°15'S-41°00'S), habitée par l'ethnie Mapuche. Là, il y a encore des précieuses forêts tempérées, qui ont une haute priorité de conservation au plan mondial. Mais, il est constaté, un processus continu de transformation lié à l'extraction de bois de chauffe, l'élevage extensif, la perturbation de l'habitat du conifère Fitzroya cupressoides, et le déploiement des plantations forestières. Sur la base d'une classification multi-temporelle d'images satellite, une modélisation spatio-temporelle a été mise en œuvre pour comprendre et anticiper la dynamique de la détérioration de la forêt. L'analyse rétrospective révèle qu'entre 1976 et 2008, la forêt a été réduite 12400 ha, soit un taux de déforestation 0,25% par an. 20 modèles de déforestation sont calibrés, 4 d'entre eux sont sélectionnés pour construire des scénarios prospectifs. La simulation prévoit que la diminution de forêt entre 2008 et 2040 pourrait atteindre 13000 ha. Deux autres modèles mis en œuvre simulent l'évolution de la qualité de l'habitat de F. cupressoides. Les scénarios prévoient une augmentation de la surface détériorée ; l’extrapolation à partir de la période d’apprentissage 2001-2008 pendant laquelle la plus grande part de terres indigènes a été légalisée, par rapport à la période précédente à 2001, prédit une augmentation plus significative de la surface détériorée. On fournit un outil pour amplifier la gestion territoriale des systèmes environnementaux toujours non incorporée dans la planification chilienne. Enfin, la thèse met également d'intéressantes comparaisons entre modèles qui diffèrent par rapport aux paramètres de calibration

Atlas de sensibilité du littoral aux pollutions marines, dispositif opérationnel ORSEC départemental de La Réunion. Annexe technique du dispositif spécifique Polmar-Terre.

Cet atlas de sensibilité du littoral aux pollutions marines a été produit dans le cadre du projet "Elaboration des Atlas Polmar et DCE" confié par l'Etat (DEAL -La Réunion) au laboratoire universitaire LETG-Brest Géomer en lien avec la délégation IFREMER Océan Indien. Le dispositif spécifique Polmar constitue un volet spécifique du dispositif opérationnel ORSEC départemental. Théoriquement révisé tous les cinq ans, il doit notamment fournir "un inventaire précis et hiérarchisé des zones à protéger en priorité". Etabli sous la forme d'un atlas de sensibilité des littoraux, annexe obligatoire du dispositif spécifique Polmar-Terre, cet inventaire est un document synthétique d'aide à la décision dans le contexte préparatoire et opérationnel de la lutte anti-pollution

Contribution de la télédétection à l’évaluation des fonctions des zones humides : de l’observation à la modélisation prospective

Interfacing between land and water systems, wetlands perform multiple functions and values that are now widely recognized. Inventory, delineation, but also characterization and monitoring of wetlands are now a priority to address the regression and in some cases the loss of these ecosystems. While wetland delineation is widely performed, the assessment of their functions has been only made on small sites of several hectares, whereas it is necessary to evaluate wetland functional status on larger areas to manage them. The objectives of this thesis are to develop a method to map wetland functions on areas greater than a hundred square kilometers, evaluate optical remote sensing data with very high spatial resolution to produce indicators of functional status of wetlands, and assess the impact of land use change on these functions. For this, the FAP approach has been adapted and applied to two sites located in Brittany and Dordogne. Once having defined and characterized wetlands from remotely sensed data, the spatial indicators derived from these data were used to evaluate hydrological, biogeochemical and ecological wetland functions. The evolution of these functions was then simulated under different scenarios of land use changes. The results show the usefulness of remotely sensed data, especially LiDAR data, to accurately characterize the micro-topography, drainage network and vegetation of wetlands. The functional potential of wetlands can therefore be mapped at different scales from the plot to the whole site for various functions. The simulation of land-use changes for the period 2000–2030 and the evaluation of their impact on wetland functions can be a tool for managing these environmentsLes zones humides, à l’interface entre terre et eau, sont des milieux riches et diversifiés, aux fonctions et valeurs multiples aujourd’hui largement reconnues. Face à la sensibilité grandissante des organisations gouvernementales, régionales et du public aux effets néfastes, directs ou indirects, de la régression, voire dans certains cas de la disparition des zones humides, l’inventaire, la délimitation, mais aussi la caractérisation et le suivi de ces milieux sont devenus une priorité. Si leur délimitation est aujourd’hui opérationnelle, l’évaluation de leurs fonctions n’a été opérée que sur des sites de quelques hectares, alors qu’il est nécessaire d’évaluer l’état fonctionnel des zones humides sur des territoires plus étendus pour les gérer. Les objectifs de cette thèse sont de développer une méthode permettant de spatialiser les fonctions des zones humides à l’échelle de territoires d’une centaine de Km² au minimum, d’évaluer des données de télédétection optiques à très haute résolution spatiale afin de produire des indicateurs de l’état fonctionnel des zones humides, et d’évaluer l’impact de changements d’occupation des sols sur ces fonctions. Pour cela, la démarche FAP a été adaptée et appliquée sur deux sites de 130 et 650 km² localisés en Bretagne et en Dordogne. Après avoir délimités et caractérisés les zones humides à partir de données de télédétection, des indicateurs spatialisés dérivés de ces données ont été utilisés pour évaluer des fonctions hydrologiques, biogéochimiques et écologiques. L’évolution de ces fonctions a ensuite été simulée selon différents scénarios de changements d’occupation des sols. Les résultats montrent l’intérêt des données de télédétection, en particulier LiDAR, pour caractériser avec précision la micro-topographie, le réseau hydrographique et la végétation des zones humides. Ces données permettent de cartographier le potentiel fonctionnel des zones humides à différentes échelles allant de la parcelle à l’ensemble du site, et ce pour différentes fonctions. La simulation des changements d’occupation des sols à l’horizon 2030 et l’évaluation de ceux-ci sur les fonctions des zones humides peuvent constituer un outil d’aide à la gestion de ces milieux

Analyse des pressions anthropiques sur l’environnement littoral européen et français

Coastal management and conservation require the synthesis of geographic data on the distribution and intensity of human activities and their combined impacts on marine and terrestrial coastal ecosystems. Currently, across the European or French coasts, few studies provide a global view of risks on terrestrial and marine habitats. How are human pressures on biodiversity distributed? How to define the littoral system and thus improve management of this territory? At the European level, using 24 human pressures from EUROSTAT across the NUTS classification, we cut the European coasts in strips of 10 km to a limit of 100 km and identified the distribution and relative intensity pressures on coastal environments. We have shown that the great majority of the pressures occurs directly on the coastline and in the first 30 kilometers, then decreases sharply to the limit of 100 km. This division of the European coasts has also allowed us to use factorial correspondence analyses coupled with a hierarchical cluster analysis to divide the coastal territories in 4 coherent groups with the same pressures and relative intensities across Europe. At the French level, we have also developed a spatial model weighted by expert opinions based on geolocation of 15 human pressures on 81 marine and terrestrial biophysical habitats present on the metropolitan French coasts. The information is synthesized in the form of impact score applied to a mesh composed of 26000 cells (25 km²). This method of cumulative anthropogenic impacts scoring in an additive model shows areas with higher risks on both the marine and land territory. Again, the most affected areas by the human disturbances are close to the coast. Conversely, the least affected areas are those with a strong bathymetry and those with a significant elevation. We finally developed a participatory website that includes integrated GIS that allows the collection and dissemination of analysis of these human pressures on France following our additive model and allows at more local scales to return our analysis from any type of user. In the end few areas are not affected by human activities (0.1%) and a rather large fraction present very high risk (4.8%). The nearer the coastline, the more the risks are high. These analyses and maps are tools that give better understanding of conservation issues for the implementation of a socio-ecosystems coastal management and that will target the priorities in the conservation of our territories at a continental, national or local scale.La gestion et la conservation des littoraux exigent la synthèse de données géographiques sur la répartition et l'intensité des activités humaines et sur le cumul de leurs impacts sur les écosystèmes côtiers marins et terrestres. Actuellement, à l’échelle du littoral européen ou français, peu d’études offrent une vision globale des risques sur les habitats terrestres et marins. Comment s’y répartissent les pressions humaines sur la biodiversité ? Comment mieux définir le système littoral et ainsi améliorer la gestion de ce territoire ? A l’échelle européenne, à l’aide de 24 pressions anthropiques issues d’EUROSTAT sur une classification NUTS, nous avons découpé le littoral terrestre européen en bandes de 10 km jusqu’à une limite de 100 km et identifié la répartition et l’intensité relative des pressions sur les environnements côtiers. Nous avons ainsi montré que la grande majorité des pressions se situent directement sur le trait de côte et les 30 premiers kilomètres, puis diminue fortement jusqu’à la limite des 100 km. Ce découpage du littoral européen nous a aussi permis, à l’aide d’analyses factorielles des correspondances couplées à de la classification hiérarchique ascendante, de diviser les territoires littoraux en 4 groupes cohérents présentant les mêmes pressions et intensités relatives à l’échelle de l’Europe. A l’échelle française, nous avons également développé un modèle spatial pondéré par dires d’experts basé sur la géolocalisation de 15 pressions anthropiques pour 81 habitats biophysiques marins et terrestres présents sur les littoraux français métropolitains. L’information est synthétisée sous la forme de score appliqué à un maillage composé de 26000 cellules de 25 km². Cette méthode de scoring cumulative, dans un modèle additif des impacts anthropiques, nous montre les aires à risques à la fois sur le territoire marin et terrestre. Encore une fois, les zones les plus affectées par les perturbations humaines sont les plus proches du littoral. A contrario, les zones les moins affectées sont celles avec une bathymétrie forte et celles avec une élévation importante. Nous avons finalement développé un site web participatif qui comporte de la SIG intégrée pour permettre la collecte et la diffusion de l’analyse de ces pressions anthropiques sur la France métropolitaine en suivant notre modèle additif et permet à des échelles plus locales de restituer notre analyse à tout type d’utilisateur. Au final, peu de zones ne sont pas affectées par les activités humaines (0,1%) et au contraire, une fraction importante présente de très forts risques (4,8%). Les risques sont de plus en plus forts en se rapprochant du trait de côte. Ces analyses et les cartes développées sont des outils permettant de mieux comprendre les enjeux de conservation pour la mise en œuvre d’une gestion des socio-écosystèmes littoraux et permettront de mieux cibler les priorités dans la conservation de notre territoire à échelle continentale, nationale ou locale