Rapport final

Programme de recherche
INFRASTRUCTURES DE TRANSPORTS TERRESTRES, ECOSYSTEMES ET PAYSAGES
ITTECOP
Rapport final
Date remise : 21 décembre 2011
GRAPHAB
GRAPHES PAYSAGERS ET EVALUATION DE L’IMPACT DE LA LIGNE A GRANDE VITESSE RHIN-RHONE SUR LA
CONNECTIVITE SPATIALE DES HABITATS : CONSEQUENCES SUR LES DISTRIBUTIONS D’ESPECES
Responsable scientifique : Jean-Christophe FOLTETE
USR 3124 MSHE Ledoux, UMR 6049 ThéMA, UMR 6249 Chrono-Environnement
03 81 66 54 03
[email protected]
Numéro de convention et date de notification de la subvention : N° 0001653 – 10/2008
Montant du budget : 60 500 €
Cofinancements obtenus : 12 100 €
Participants au projet : Eve Afonso, Céline Clauzel, Jean-Christophe Foltête, Xavier
Girardet, Patrick Giraudoux, Pierline Tournant, Gilles Vuidel

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R a p p o r t d e r e c h e r c h e G R A P H A B 3
Sommaire
Résumé ....................................................................................................................................... 5
1. Contexte et problématique .................................................................................................... 6
1.1. Les infrastructures de transport : un facteur de diminution de la biodiversité ............................................................. 6
1.2. Nécessité d’évaluer les impacts environnementaux des infrastructures de transport .................................................. 6
1.3. Importance de la connectivité paysagère pour la viabilité des espèces ........................................................................ 7
1.4. Difficulté à détecter les effets de barrières d’une infrastructure de transport .............................................................. 7
1.5. Pour une approche par la distribution des espèces ....................................................................................................... 8
1.6. Comment intégrer la connectivité paysagère dans les modèles de distribution ? ......................................................... 9
1.7. Synthèse et objectifs du programme GRAPHAB ............................................................................................................ 9
1.8. Références bibliographiques ........................................................................................................................................ 10
2. Méthodes ............................................................................................................................. 13
2.1. Cartographie du paysage ............................................................................................................................................. 13
2.2. Construction du graphe paysager ................................................................................................................................ 13
2.3. Intégration des métriques de connectivité dans les modèles de distribution d’espèce .............................................. 16
2.4. Estimation de l’impact d’une GITT ............................................................................................................................... 18
2.5. Création d’espèces virtuelles pour tester l’application de la méthode ........................................................................ 19
2.6. Synthèse de l’approche méthodologique .................................................................................................................... 20
2.7. Références bibliographiques ........................................................................................................................................ 21
3. Préparation des données ..................................................................................................... 22
3.1. Choix des modèles biologiques .................................................................................................................................... 22
3.2. Cartographie paysagère ............................................................................................................................................... 24
3.3. Mise en place d’une carte d’aptitude pour la création d’espèces virtuelles ................................................................ 26
3.4. Synthèse de la préparation des données ..................................................................................................................... 27
3.5. Références bibliographiques ........................................................................................................................................ 27
4. Résultats ............................................................................................................................... 29
4.1. Application à une espèce virtuelle ............................................................................................................................... 29
4.2. Application à la rainette arboricole .............................................................................................................................. 33
4.3. Application au petit rhinolophe ................................................................................................................................... 40
4.4. Discussion..................................................................................................................................................................... 43
4.5. Bilan et perspectives .................................................................................................................................................... 46
4.6. Références bibliographiques ........................................................................................................................................ 47
5. Création d’un outil informatique : le logiciel Graphab 1.0 .................................................. 48
5.1. Justification et positionnement du logiciel Graphab 1.0 .............................................................................................. 48
5.2. Fonctionnalités de Graphab 1.0 ................................................................................................................................... 49
5.3. Références bibliographiques ........................................................................................................................................ 57
6. Valorisation du projet Graphab ............................................................................................ 59
Articles scientifiques ........................................................................................................................................................... 59
Articles de vulgarisation ...................................................................................................................................................... 59
Communications orales....................................................................................................................................................... 60
Table des figures ...................................................................................................................... 61
Table des tableaux.................................................................................................................... 62

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R a p p o r t d e r e c h e r c h e G R A P H A B 5
Résumé
L’objectif du projet Graphab est de proposer et tester un ensemble de méthodes permettant d’estimer
l’impact des grandes infrastructures de transport sur la distribution des espèces. Cette démarche part
du constat que les études d’impact classiques sont limitées à une zone proche du tracé des
infrastructures alors qu’un effet de barrière peut se produire à plus longue portée, si les espèces sont
fortement dépendantes de leur réseau écologique. L’approche choisie pour modéliser les réseaux
écologiques est celle des graphes paysagers, qui ont été couplés à des modèles de distribution
d’espèces. En comparant les résultats de modèles de distribution de façon diachronique, avant et après
la mise en place d’une l’infrastructure, il est possible de cartographier son impact et d’estimer sa
distance de perturbation.
Cette recherche a été appliquée à plusieurs espèces dans un vaste terrain d’étude environnant la
branche Est de la LGV Rhin-Rhône. Des tests du protocole méthodologique ont tout d’abord porté sur
une espèce virtuelle, dont la population a été simulée de façon à dépendre d’une forte connectivité.
Deux espèces réelles ont ensuite fait l’objet d’analyse. Pour la rainette arboricole, une espèce de
grenouille dont la présence s’est avérée dépendante de la connectivité à une échelle locale, l’impact
estimé de la LGV Rhin-Rhône est de faible portée (environ 1 km). Pour le petit rhinolophe, une espèce
de chauve-souris dont la localisation des gîtes s’est montrée sensible à la connectivité à longue
distance, la LGV devrait avoir un impact à plus longue portée.
L’ensemble des méthodes mises en place a donné lieu à la création d’un outil logiciel, Graphab 1.0. Cet
outil facilite l’exploration des graphes paysagers et propose une passerelle originale avec les modèles
de distribution. L’ensemble des résultats obtenus invite à effectuer des tests complémentaires,
notamment pour utiliser les modèles dans un cadre opérationnel d’aménagement d’infrastructure de
transport. A terme, de nouvelles campagnes de terrain seraient utiles pour valider les estimations
d’impact issues des modélisations.
Remerciements
Les auteurs de ce rapport remercient toutes les personnes qui se sont impliquées dans le suivi des travaux et qui
ont contribué au bon déroulement de ce programme de recherche, notamment : Cyrielle Bannwarth et Jean-
Christophe Weidmann (LPO Franche-Comté), Arnaud Piel (DREAL Franche-Comté), Sébastien Roué (CPEPESC).
Acronymes
AIC: Akaïke Information Criterion
BC: Betweenness Centrality
CPEPESC : Commission de Protection des Eaux, du Patrimoine, de l’Environnement, du Sous-sol et des
Chiroptères
GITT : Grande Infrastructure de Transport Terrestre
IFPC: Index of Functional Patch Connectivity
IGN : Institut Géographique National
LGV : Ligne à Grande Vitesse
LOTI : Loi d’Orientation sur les Transports Intérieurs
LPO : Ligue de Protection des Oiseaux
MSPA: Morphological Spatial Pattern Analysis
SIG : Système d’Information Géographique