Analyse Spatiale Du Paysage PDF

Analyse spatiale du paysage Objectifs : appréhender les particularités de l’analyse spatiale à différentes échelles, notamment paysagère, afin d’être capable de trouver, visualiser, manipuler et analyser des données géonumériques I/ Le paysage Paysage : dépend du point de vue 1. le paysage est une...

Analyse spatiale du paysage Objectifs : appréhender les particularités de l’analyse spatiale à différentes échelles, notamment paysagère, afin d’être capable de trouver, visualiser, manipuler et analyser des données géonumériques I/ Le paysage Paysage : dépend du point de vue 1. le paysage est une étendue spatiale couverte par un point de vue → panorama (point de vue humain, au niveau artistique ou des sciences sociales) 2. désigne une partie du territoire telle que perçue par les populations, dont le caractère résulte de l’action de facteurs naturels et/ou humains et de leur interrelations (Convention européenne) 3. « Social et naturel, subjectif et objectif, spatial et temporel, production matérielle et culturelle, réel et symbolique » « Le paysage est un média entre la nature et la société ayant pour base une portion d’espace matériel qui existe en tant que structure et système écologique, donc indépendamment de la perception » (Georges Bertrand) → plutôt un point de vue de géographe, sociologue 4. « Le paysage est un niveau d’organisation des systèmes écologiques, supérieur à l’écosystème ; il se caractérise essentiellement par son hétérogénéité et par sa dynamique gouvernée pour partie par les activités humaines. Il existe indépendamment de la perception » (Baudry et Burel) → point de vue écologue Tentative de synthèse : portion de territoire hétérogène et dynamique dans laquelle se déroulent des processus écosystémiques influencés par l’action humaine Analyse spatiale : l’objectif de l’analyse spatiale est de comprendre et d’explorer l’intrication entre le positionnement spatial des objets et des phénomènes, et leur caractéristiques A) Intérêt de l’approche paysagère L’Homme est partie prenante des systèmes écologiques Le paysage est un objet complexe nécessitant une approche pluridisciplinaire Le paysage est un niveau pertinent pour dialoguer avec les aménageurs Espèces / communautés biologiques ne sont pas isolées les unes des autres Processus écologiques dépendent de la configuration du paysage Paysage : mosaïque de patchs de tailles variées, d’origines variées et dans différents stage de régénération // portion de territoire hétérogène, composée d’ensemble d’écosystèmes (communautés) en interaction Donc un paysage c’est un système de système Système : « ensemble de parties interconnectées par des relations fonctionnelles de façon telles que trois catégories de propriétés en résultent et hiérarchiquement organisé Tout système est hiérarchiquement organisée • 1ère propriété : Les éléments dépendent les uns des autres dans leur fonctionnement et leur évolution • 2ème propriété : Le système possède des propriétés globales émergentes • 3ème propriété : L’ensemble agit sur les parties La définition est dépendante de l’échelle d’analyse et de l’objectif de l’étude Résolution / précision Etendue spatiale B) Sources d’hétérogénéité spatiale : • • Gradients ou série de gradients qui varient graduellement dans l’espace Mosaïque où les frontières sont distinctes Facteurs d’état • Gradients climatiques • Limites géologiques • Patrons topographiques Héritages historiques • Effets fondateurs écologiques (cf cours d’écologie des communautés) ➢ Les espèces présentes influencent les processus dans les écosystèmes ➢ Reflètent les patrons stochastiques de colonisation • Historique des usages humains Perturbations ➢ ➢ ➢ ➢ Peuvent créer des patch de différents âges Plus ou moins important et fréquentes Perturbations naturelles (feux, inondations…) Activités humaines (ex : agriculture, construction de routes) → altère les patrons naturels d’hétérogénéité et de dynamique des patches Interactions entre sources d’hétérogénéité Structure d’un paysage écologique Tâche d’habitat (patch) : surface non linéaire, de nature différente de celle qui l’entoure, qui fournit un habitat à une/des espèces Matrice : type d’occupation du sol dominante, entourant les tâches d’habitat Corridor : bande étroite, linéaire, connectant des tâches d’habitat C) Concept en écologie du paysage Occupation du sol : couverture (bio)-physique de la surface des terres (sol nu, eau, végétation…) Usage du sol : fonction ou usage d’un type d’occupation du sol (agriculture, habitation, industrie…) Composition : types d’habitat et leur couverture / surface Configuration : arrangement spatial des éléments du paysage Fragmentation : démembrement d’un habitat / d’un type d’occupation du sol en plusieurs patchs plus petits et déconnectés → diminution de la surface réellement utilisable par certains organismes avec la création d’écotones (zone de transition) Forme des patch : forme, rapport entre périmètre et surface Agrégation des patch : nombre total de patch (en pixel)/surface (en pixel) Connectivité : continuité spatiale d’un type d’habitat à travers le paysage – trame verte et trame bleue II/ Représenter les données spatialisées Données spatialisées = données géo-numérique → décrire le paysage par les objets qui le constituent 1. Construction d’une base de données contenant des informations spatiales 2. Possibilité de faire des requêtes et de mettre en relations des données Les données spatiales sont toujours représentées sous deux formes : • Vecteur = forme (Avec l’application Ai) : la précision de l’information indépendante de l’échelle d’analyse • Raster = pixel (avec l’application Ps) : la précision de l’informations dépendante de la résolution du raster → n’est globalement utilisé qu’avec des surfaces III/ Systèmes de coordonnées et de projection A) Les coordonnées Latitude + longitude → coordonnées angulaire + distance rayon Est du méridien de Greenwich → positif à l’Ouest → négatif Degrés Minutes Secondes : Long : +10°5’25’’ E Lat : +62°6’43’ N Degrés décimaux : Long : +10.090° Lat : +62.118° Attention 1° = 60’ = 3600’’ La distance correspond correspondant à 1° de longitude varie avec la latitude Ex : 1° à l’équateur = 111km et au Pôle Nord : 1° = 0km Problème : les coordonnées géo (sphériques) ne sont pas cartésiennes → les formules classiques de calcul des distances, des angles, des aires ne fonctionnent pas Géodésie : science de la référence de la terre Différents problèmes : impossible de strictement représenter des données géographiques dans un système de coordonnées plane sans déformer + elle est géoïde pas exactement ronde → On l’approxime en ellipsoïde Les mesures sont imparfaites : localisations et ellipsoïdes approximatives donc le système de coordonnées, de projections, points de références changent dans le temps Pour pouvoir bien situer il faut des points de référence pour former un système géodésique : avec des monuments etc (pour qu’ils puissent être trouvés facilement) qui sont des points à des mesures très précises La hauteur est calculée en fonction du : milieu entre la marée haute et la marée basse (en France c’est à Brest) Autres systèmes géodésiques : • WGS84 : système mondial utilisé par les GPS • ITRS : système mondial ultra précis, défini par radioastronomie, télémétrie laser sur la Lune, positionnement satellite, etc. Inclus le mouvement des points de référence (dérive des plaques tectoniques, rebond post-glaciaire, etc…) • ETRS89 : système de référence légale en Europe (c’est l’ITRS de 1989) B) Projection Equivalente : conserve localement les aires Conforme : conserve localement les angles La projection d’un ellipsoïde sur un plan subi une distorsion → les distorsions sont différentes en fonction des points de la cartes Projection de Mercator : Projection cylindrique Projection UTM : 120 zones, chacune permettant localement une projection avec le moins de déformations possibles Projection pseudocylindrique → permet de conserver les surfaces Projection conique : → permet de conserver les angles (fonctionne bien au pôles) mais déforme les aires Projection azimutale : En résumé : Quand on représente des objets dans l’espace, on les représente toujours dans un système de coordonnées (point de référence) de 3 ou 4 éléments • Ellipsoïde de référence • Unités de mesure • Système géodésique • Type de projection IV/ Sources de données spatiales Positionnement satellite : parfait pour relevés ponctuels sur le terrain GNSS : Géolocalisation et navigation par un système de satellite GNSS différentiel : correction des incertitudes par comparaison entre positions estimées et position connue d’un site de référence Télédétection : « ensemble des techniques utilisées pour déterminer à distance les propriétés d'objets naturels ou artificiels à partir des rayonnements (ondes électromagnétiques) qu'ils émettent ou réfléchissent → intérêt : • Large couverture spatiale • Possibilité de relevés répétés dans le temps • Accès à des zones difficiles/sensibles • Large couverture spectrale Plateforme de télédétection : ballons, drones, avions, satellites Télédétection passive : détecter l’énergie émise ou réfléchie par les objets observées Télédétection active : illuminer les objets observés par leur propre source d’énergie puis détection et mesure de la réflexion de cette NRJ Avec la télédétection on obtient des combinaisons de bandes spectrales La qualité de l’image Raster obtenu par cette méthode est caractérisée par la résolution spatiale, temporelle et le nombre de bandes spectrales Classification : identification des classes d’éléments à partir d’images • Non-supervisée : automatique à partir de l’image uniquement • Supervisée : par comparaison avec des données de terrain Il faut obligatoirement mesurer les gradients d’altitude : les raster d’altitude = modèle numériques de terrain V/ Visualiser / représenter des données spatiales Outils : système d’information géographique • Cartographie + analyse • Interface facile à manipuler • Possibilité de scripter des analyses R = analyse (cartographie), lignes de commande uniquement, analyses répétables facilement (scripts) VI/ Décrire des processus spatiaux Colocalisation /co-occurrence : comparer les attribut d’éléments localisés au même endroit Relations spatiales « Tout interagit avec tout, mais deux objets proches ont plus de chances de le faire que deux objets éloignés » Waldo Teddler La distance : une plante a plus de chance de se reproduire à courtes distance qu’à longues distances car la dispersion des graines est dépendante de la distance Matrice de pondération spatiale → quantification des relations satiables existants entre les entités de la matrice Voisinage : présence d’un élément à proximité d’un autre élément • Voisinage immédiat / contiguïté : éléments qui touchent l’élément focal Configuration de points : centroïde • Centre moyen • Centre de gravité • Centre de masse • Barycentre Les données peuvent également être dispersées ou agrégées Fonction K de Ripley → résume le nombre de points au voisinage de chaque point à chaque distance, et le compare à l’attendu pour une répartition aléatoire VII/ Statistiques spatiales Indépendance des mesures : diapo « Tout interagit avec tout, mais deux objets proches ont plus de chances de le faire que deux objets éloignés » Autocorrélation spatiale : variable corrélée avec elle-même et autocorrélation positive ou négative Interpolation : prédire des valeurs inconnues quand elles ont auto-corrélées VIII/ Analyses spatiales en écologie du paysage Récapitulatif simple procédure spatiale 1. Prise de données sur le terrain avec GPS 2. Recherche et téléchargement de données publiques géoréférencées 3. Obtention d’images aérienne / satellite 4. Géo-référençage de l’image (=calage de points de référence connus) 5. Digitalisation des haies (création d’un jeu de données vecteurs de type lignes) 6. Projection WGS84 → RGF93 (données GPS doivent avoir le même système de coordonnées que les données cartographiques / paysagères) 7. Calcul de la distance entre points d’échantillonnage et haies 8. Identification de la haie la plus proche pour chaque point 9. Statistiques sur données spatiales Analyse et interprétation