Cartographie des zones humides de montagne par télédétection. Potentialités à très haute résolution spatiale

International audienceSuite aux lois Grenelle 1 et 2, la mise en place des schémas régionaux de cohérence écologique (SRCE) devra s'appuyer sur des outils cartographiques pour aider à la définition des trames verte et bleue. En raison de leurs multiples intérêts, les zones humides constituent des entités essentielles à intégrer. La télédétection fait preuve de potentialités et d'efficience quant à la détection et à la caractérisation de ces milieux, bien qu'ils restent difficiles à délimiter. Les zones humides de montagne sont particulièrement bien représentatives de cette problématique. Elles revêtent à la fois un fort intérêt écologique (richesse floristique et faunistique) mais sont potentiellement difficiles à détecter (petite taille, recouvertes par la neige de l'automne au printemps, ombres portées des crêtes, etc.). L'émergence de futures données à très haute résolution spatiale (THRS) et à forte répétitivité, qui seront produites par les missions spatiales Pléiades ou Venµs, offrent ainsi de nouvelles perspectives. L'objectif de cet article vise à déterminer si la THRS apporte une plus-value pour la caractérisation des petites zones humides de montagne, comparativement à des données HRS qui présentent une résolution spectrale plus riche. Les résultats obtenus démontrent ainsi que 1) des images THRS (Quickbird) permettent de compenser la richesse spectrale d'images HRS (Spot-5), 2) les méthodes orientées objets présentent de meilleurs résultats que des méthodes orientées pixels bien que 3) ces milieux restent difficiles à détecter (53 % de détection correcte)

Potentialités de l'imagerie satellitaire Spot5 pour la cartographie de la végétation terrestre : application à l'île d'Ouessant (Finistère).

International audienceThe aim of this study is to test the Spot 5 satellite imagery for the cartography of terrestrial vegetation in the prospect of a monitoring of coastal zones. Two methods are used. The first method is based on a photointerpretation of a 2.5 meters multipectral image with the european EUNIS habitat classification. A comparison with aerial orthoimages is realised. The results show that Spot 5 satellite imagery is quite suitable for the vegetation mapping at a local scale. The majority of the habitats are identified with very few exceptions (patchy habitat of particular texture and of small size). The second method is based on the updating of existing data by the classification of the 10 meters multispectral image into a GIS. This process implies the development of a vegetation dynamic model. A map is produced in a short delay. It may be useful for the large-scale monitoring of dynamic vegetation processes.Les auteurs ont pour objectif de tester l'utilisation d'images du satellite Spot 5 pour la cartographie et l'inventaire de la végétation terrestre, dans la perspective d'un suivi régulier du littoral en complément des données aériennes. Ils mettent en œuvre deux méthodes. La première est fondée sur la photo-interprétation d'une image multispectrale à 2,5 mètres de résolution spatiale en adoptant la nomenclature européenne de description des habitats EUNIS. La comparaison des supports satellitaire et aérien (orthophotographies de l'IGN) est réalisée. L'image Spot 5 convient comme support à la cartographie des habitats naturels et semi-naturels sauf pour la détection de certaines entités de petite taille et de texture particulière (saulaie, prunelliers) facilement repérables sur l'orthophotographie. La seconde méthode est fondée sur la mise à jour semi-automatique d'un inventaire cartographique ancien par la classification de l'image multipectrale Spot 5 à 10 mètres de résolution. Impliquant le développement d'un modèle d'évolution du couvert végétal, la méthode fournit une carte dans un délai relativement court qui peut servir utilement de support à la phase de terrain

Trame écologique agropastorale du Massif central : de l’approche cartographique globale par grands types de milieux à une approche cartographique affinée des végétations agropastorales.

Les milieux ouverts herbacés représentent sur l’ensemble du Massif central une composante majeure et une richesse en terme de biodiversité. Ces milieux sont hérités d’une longue pratique agropastorale à laquelle ils doivent leur maintien. L’évolution récente et rapide de cette pratique, se traduit par une perte massive de diversité végétale. L’objet de cette étude est de mettre au point une méthode d’inventaire et de suivi de ces milieux à l’aide d’images optiques THR et de données Lidar, applicable à de larges superficies. Cette recherche est portée par la fédération des parcs naturels du Massif central (IPAMAC). Trois territoires expérimentaux (zones de 3000 ha) et représentatifs de la diversité du Massif central ont été définis : les Monts du Forez (secteur cristallin), le Massif du Sancy et du Cézallier (secteur volcanique) et le Causse noir (secteur calcaire). Dans chacun de ces territoires, une cartographie de terrain des végétations a été menée par les conservatoires botaniques sur des zones-tests de 300 ha environ. Cette cartographie rassemble des informations phytosociologiques, physionomiques, environnementales et sur les pratiques agropastorales, afin de prendre en compte les nombreux facteurs impactant l’information spectrale. Le choix des données image répond aux objectifs suivants : explorer les potentialités de la très haute résolution pour restituer le plus finement possible la diversité du tapis végétal et, suivre le développement phénologique des végétations à des dates différentes de la saison végétative. Trois types d’images aériennes et satellites (visible et proche infrarouge) ont été acquises sur chaque territoire sur la période végétative entre 2010 et 2013

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

Cartographie des grands types de végétation par télédétection : étude de faisabilité (Bretagne, Basse-Normandie et Pays-de-la-Loire)

annexes sur demanderapport de rechercheL'objectif de cette étude est d'évaluer les potentialités qu'offrent l'imagerie aérienne et satellitaire à haute et très haute résolution spatiale pour la cartographie des grands types de végétation des régions Bretagne, Basse-Normandie et Pays de la Loire. Pour ce faire, différents types d'images (BDORTHO® IRC, SPOT5, Worldview-2) ont été acquises sur quatre sites représentatifs de la diversité des végétations présentes sur ce territoire. Des procédures de classification ont été établies et leur reproductibilité à d'autres sites a été vérifiée. La typologie des végétations utilisée est celle proposée par le Conservatoire Botanique National de Brest (CBN de Brest) qui articule par une démarche " bottom-up ", la typologie phytosociologique utilisée sur le terrain, avec une typologie physionomique (structurale) pouvant être " comprise " par une approche télédétection. L'approche orientée-objet non supervisée a été privilégiée pour ce projet. Seules les procédures de classification des images Worldview-2 (démarche plus exploratoire) combinent l'approche orientée-objet non supervisée à la méthode pixel supervisée. Les performances globales des procédures pour chaque image sont calculées par l'intermédiaire d'un indice kappa pour les niveaux " occupation du sol ", " grands types de végétations " et " types de formations végétales ". Les résultats les plus concluants sont obtenus, pour la plupart des végétations étudiées, à partir de l'image Worldview-2, puis la BDORTHO® IRC et enfin les images SPOT5. L'identification de certaines végétations donne des résultats médiocres ; des recommandations sont proposées pour les améliorer

Prospective environnementale et géographie : Apports de la dimension spatiale

réalisées depuis ma prise de fonction en tant que chargé de recherche CNRS en 2007 au sein du laboratoire GEODE UMR 5602 CNRS/UT2J à Toulouse. Elle porte sur les développements et les avancées scientifiques issus du croisement de la géographie et de la prospective environnementale, et tente de synthétiser les apports de la dimension spatiale pour explorer le futur.L’exploration du futur à des fins environnementales et sociales avait été identifiée, dans les années 2000, comme stratégique par les Instituts des Sciences Humaines et Sociales (Section 39) et Ecologie et Environnement du CNRS. L’émergence des demandes sociétales pour la gestion à moyen et long terme des milieux et des ressources corroborait cet enjeu scientifique. Le besoin repose notamment sur une approche finement spatialisée permettant une évaluation quantitative. Il s’agissait alors d’aller plus loin que la prospective territoriale et invitait à revisiter, voire inventer les méthodes à mettre en oeuvre.Ces recherches, émergentes, concilient des activités d’encadrement et d’enseignement, de l’administration et de l’animation et des projets de recherches. En effet, pour être partagées et éprouvées, il me semblait fondamental de les promouvoir au sein de projets et de réseaux de recherches, mais également de les diffuser dans l’enseignement et dans la formation à et par la recherche. Le fait même d’arriver dans un environnement scientifique nouveau et inconnu ne résulte pas que du hasard (et/ou de la naïveté). Cela illustre aussi la volonté de s’éprouver soi-même, tant personnellement que professionnellement.Fondamentalement méthodologiques, ces recherches peuvent s’appliquer à une multitude de thèmes de recherches (gestion de l’eau, biodiversité, risques, climat, etc.). Au travers ce mémoire, et les différents exemples abordés, j’espère démontrer de l’intérêt même de ces recherches, et plus précisément de l’apport de la dimension spatiale à la prospective. Si (de façon probablement peu objective) j’en suis intimement persuadé, un indicateur fondamental à mes yeux me permet d’en faire l’auto-évaluation et la veille : le devenir des jeunes chercheurs que j’encadre, co-encadre ou accompagne dans leurs recherches. Il m’est ainsi possible de vérifier le caractère porteur ou novateur des thèmes / méthodes développés.Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches présente ainsi successivement :1. Mon curriculum vitae. Cette partie synthétise mon investissement dans la formation à et par la recherche, dans l’administration et l’animation de la recherche dans ce domaine.2. Ma production scientifique.3. Les principaux résultats des recherchées réalisées. Une première partie présente un état de l’art et des propositions relatives aux méthodes permettant d’intégrer la dimension spatiale dans la démarche prospective. Ensuite, deux autres parties présentent des applications sur des milieux et des thématiques environnementales différentes : les milieux urbains et les milieux montagnards.4. Les perspectives de recherches qui s’articulent autour des trois axes préférentiels : un retour vers la télédétection pour faciliter la prise en compte de la dimension spatiale ; une évaluation environnementale « multi-proxy » pour un meilleur éclairage prospectif ; et d’autres développements méthodologiques pour explorer le passé et mieux intégrer les acteurs