Approche systémique du fonctionnement d'un territoire agricole bocager

International audienceCet article présente une approche systémique du fonctionnement de territoires bocagers porteurs d'enjeux environnementaux. Après l'étude des dynamiques spatiotemporelles passées et actuelles des paysages, l'identification et la hiérarchisation des facteurs explicatifs des changements observés, cette approche met en évidence les échelles auxquelles ils se produisent et les différents acteurs qui interviennent dans l'évolution de ces paysages. Cette approche illustre la complexité des changements d'usage des sols dans des paysages très fragmentés en région agricole intensive. Elle constitue un préalable à la simulation de changements futurs et à l'élaboration de politiques de gestion durable

Full-polarization radar remote sensing and data mining for tropical crops mapping: a successful SVM-based classification model

In Reunion, a tropical island of 2,512 km², 700 km east of Madagascar in the Indian Ocean, constrained by a rugged relief, agricultural sectors are competing in highly fragmented agricultural land constituted by heterogeneous farming systems from corporate to small-scale farming. Policymakers, planners and institutions are in dire need of reliable and updated land use references. Actually conventional land use mapping methods are inefficient under the tropic with frequent cloud cover and loosely synchronous vegetative cycles of the crops due to a constant temperature. This study aims to provide an appropriate method for the identification and mapping of tropical crops by remote sensing. For this purpose, we assess the potential of polarimetric SAR imagery associated with associated with machine learning algorithms. The method has been developed and tested on a study area of 25*25 km thanks to 6 RADARSAT-2 images in 2014 in full-polarization. A set of radar indicators (backscatter coefficient, bands ratios, indices, polarimetric decompositions (Freeman-Durden, Van zyl, Yamaguchi, Cloude and Pottier, Krogager), texture, etc.) was calculated from the coherency matrix. A random forest procedure allowed the selection of the most important variables on each images to reduce the dimension of the dataset and the processing time. Support Vector Machines (SVM), allowed the classification of these indicators based on a learning database created from field observations in 2013. The method shows an overall accuracy of 88% with a Kappa index of 0.82 for the identification of four major crops

Variação temporal da biomassa do café arábica arborizado e Pleno Sol através de índices de vegetação.

http://www.dsr.inpe.br/sbsr2011/files/p0665.pdfInternational audienceIn recent years, several works have been accomplished in order to analyze the spectral response of coffee crop fields cultivated in full sun. However, the number of papers related to the monitoring of shaded coffee systems is reduced although this kind of cultivation is very important from the perspective of climate change and agriculture. In addition, the biomass of coffee systems can store carbon, which is a mitigation action. In this context, this paper presents the assessment of the meteorological variation joined with the biomass increase in three different coffee plantation systems: full sun, shaded coffee associated with legumes (SAF), and shaded coffee with Macadamia trees. We used Landsat-5 images from 2004 to 2010, and the NDVI and SAVI indexes. LAI index measured in the test area during all 2009 year. The results showed that the shaded coffee systems presented the NDVI and SAVI indexes with higher values than those found with the system of planting in full sun what corroborates the idea of greater amount of biomass in this type of planting. All indexes present the seasonal rain variation. One month after a large period of drought the indexes NDVI, SAVI and LAI decrease. The NDVI and SAVI indexes presented high correlation with the measured LAI. The shaded coffee system and the full sun coffee reached high vegetation indexes what indicate a high concentration of biomass. This factor should be considered in the decision making process since is important to take advantage of cultivation systems acting as carbon sinks

Hiérarchisation des facteurs structurant les dynamiques pluriannuelles des sols nus hivernaux

La Bretagne connaît depuis plusieurs décennies des changements de systèmes culturaux, liés à des modifications des structures paysagères et des pratiques agricoles entraînant des problèmes environnementaux, en particulier une dégradation importante des ressources en eau. Dans ce contexte, la connaissance des variations spatio-temporelles de l’utilisation et de l’occupation des sols constitue un élément-clé dans une démarche de restauration de la qualité de l’eau. L’objectif de ce travail est de définir le poids respectif des facteurs de changements identifiés en hiver sur un bassin versant localisé en secteur agricole assez intensif. Ainsi, quatre facteurs sont identifiés pour les systèmes de production de type bovin mixte : la taille des parcelles ; la proximité des parcelles par rapport au siège d’exploitation ; les occurrences des sols nus à peu couverts ; les mesures agro-environnementales.Une analyse statistique utilisant l’information mutuelle est ensuite appliquée afin de hiérarchiser les différentes variables explicatives exprimées à dire d’expert et validées à travers une analyse statistique. On constate alors que mise à part la variable « occurrence des sols nus à peu couverts », définie à partir d’une série d’images satellitaires et caractérisée par un test de signification important, les trois autres variables, bien que significatives, n’apportent pas l’information escomptée dans l’explication les dynamiques pluri-annuelles d’occupation des sols. Il apparaît ainsi nécessaire de structurer plus finement les variables explicatives en entrée afin de ne pas sous-estimer leur poids dans l’explication de la présence du couvert hivernal des sols.Changes in farming systems occur for several decades in Brittany, related with changes of both landscape structure and agricultural practices that lead to environmental problems, especially a serious degradation of water quality.In this context, knowledge of the spatio-temporal variations of land cover changes represents a key indicator for the restoration of the water quality. The aim of this paper is to define the weight of the driving factors of land cover change in winter in a quite intensive agricultural region. Four driven factors are identified for the dairy-cattle farming: Proximity of the fields to the farm building, environmental actions, bare soil occurrence.A statistical analysis based on the mutual information is used to hierarchize the explicative variables defined from expert knowledge and statistically validated. Results highlight the high contribution of the variable “bare soil occurrence”, which is built with a series of satellite images and characterized with an important signification test. The other driving factors can be seen as somewhat significant, although they don’t provide the expected information allowing to explain pluri-annual dynamics of land cover. Therefore, it appears necessary to restructure the input parameters of these explicative variables to not underestimate their influence on land cover change in winter

Mechanisms and Geochemical Models of Core Formation

The formation of the Earth's core is a consequence of planetary accretion and processes in the Earth's interior. The mechanical process of planetary differentiation is likely to occur in large, if not global, magma oceans created by the collisions of planetary embryos. Metal-silicate segregation in magma oceans occurs rapidly and efficiently unlike grain scale percolation according to laboratory experiments and calculations. Geochemical models of the core formation process as planetary accretion proceeds are becoming increasingly realistic. Single stage and continuous core formation models have evolved into multi-stage models that are couple to the output of dynamical models of the giant impact phase of planet formation. The models that are most successful in matching the chemical composition of the Earth's mantle, based on experimentally-derived element partition coefficients, show that the temperature and pressure of metal-silicate equilibration must increase as a function of time and mass accreted and so must the oxygen fugacity of the equilibrating material. The latter can occur if silicon partitions into the core and through the late delivery of oxidized material. Coupled dynamical accretion and multi-stage core formation models predict the evolving mantle and core compositions of all the terrestrial planets simultaneously and also place strong constraints on the bulk compositions and oxidation states of primitive bodies in the protoplanetary disk.Comment: Accepted in Fischer, R., Terasaki, H. (eds), Deep Earth: Physics and Chemistry of the Lower Mantle and Core, AGU Monograp

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Ecological studies need accurate environmental data such as vegetation characterization, landscape structure and organization, to predict and explain the spatial distribution of biodiversity. Few ecological studies use remote sensing data to assess the biophysical or structural properties of vegetation to understand species distribution. To date, synthetic aperture radar (SAR) data have seldom been used for ecological applications. However, these sensors provide data allowing access to the inner structure of vegetation which is a key information in ecology. The objective of this article is to compare the predictive power of ecological habitat structure variables derived from a TerraSAR-X image, an aerial photograph and a SPOT-5 image for species distribution. The test was run with a hedgerow network in Brittany and assessed the spatial distribution of the forest ground carabid beetles which inhabit these hedgerows. The results confirmed that radar and optical images can be indifferently used to extract hedgerow network and derived landscape metrics (hedgerow density, network grain) useful to explain the spatial distribution of forest carabid beetles. In comparison with passive optical remotely sensed data, VHSR SAR images provide new data to characterize vegetation structure and more particularly hedgerow canopy cover, a variable known to explain the spatial distribution of carabid beetles in an agricultural landscape, but not yet quantified at a fine scale. The hedgerow canopy cover derived from the SAR image is a strong predictor of the abundance of forest carabid beetles at two scales i.e., a local scale and a landscape scale

Hiérarchisation des facteurs de changements de l'occupation hivernale des sols : Application au bassin versant du Yar (Bretagne)

National audienc

Étude des changements d'occupation et d'usage des sols en contexte agricole par télédétection et fusion d'informations.

L’étude des changements d’occupation et d’usage des sols a émergé comme étant une composante fondamentale des recherches internationales menées sur le changement global. Elle apparaît même depuis une dizaine d’années comme une discipline scientifique à part entière, avec une approche interdisciplinaire solidement ancrée. Le « Land Change Science » vise ainsi à comprendre les dynamiques d’occupation et d’usage des sols comme un système complexe basé sur le couple « homme – environnement » en énonçant et développant des théories, concepts et modèles relevant des sciences sociales et environnementales. Dans ce contexte scientifique, la Géographie joue « naturellement » un rôle prépondérant. Placée à l’interface des sciences environnementales, sociales et humaines, la géographie apparaît ainsi bien représentée dans les programmes internationaux tels que l’IGBP ou l’IHDP. Elle appréhende le changement global en général et les changements d’occupation des sols en particulier en apportant des réponses aux défis de plus en plus médiatisés posés par le changement global. L’expertise et le savoir-faire du géographe apparaissent donc être un atout majeur pour répondre aux défis complexes posés par le changement global. Sa valeur ajoutée réside dans une analyse spatialisée et une contribution importante à la modélisation dynamique des systèmes complexes à l'interface Nature/Société. Mes travaux de recherche s’inscrivent dans cette démarche et tentent de contribuer à cette réflexion. Ils sont centrés sur l’étude des changements d'occupation et d'usage des sols en interaction avec les sociétés humaines et leurs territoires. Parmi ces interactions, l’analyse des interactions entre les changements d'occupation et d'usage des sols et les territoires agricoles est privilégiée. Si mes travaux de recherche concernent surtout des sites expérimentaux localisés en Bretagne (Programme LTER-Europe « Zone Atelier Armorique », programme « Bretagne eau Pure »…), ils intègrent également des sites d’étude localisés dans des pays de la zone intertropicale (Afrique de l’Ouest, Argentine, Inde…). Pouvant paraître à première vue assez différents et éloignés, ces territoires (i.e. Zone HAPEX Sahel, bassin versant du Berambadi en Inde) sont tous soumis à de fortes pressions anthropiques (conflits d’usage, surexploitation des ressources,…). Ils sont étudiés selon une même logique thématique et méthodologique, les méthodes mises au point et appliquées dans une région devant pouvoir être transposables. Ainsi, la Bretagne est considérée dans mes travaux comme une région test où sont élaborées des méthodes dont la reproductibilité est évaluée sur les espaces intertropicaux

Hiérarchisation des facteurs de changements de l'occupation hivernale des sols : Application au bassin versant du Yar (Bretagne)

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