Note méthodologique_ bocage - Trame écologique du Massif central

Note méthodologique
Identification des structures bocagères pour
l’amélioration des données d’occupation du sol
Test sur la sous-trame
trame des « milieux agropastoraux » sur le territoire
du Parc naturel régional des Causses du Quercy
Auteurs : CEMAGREF,
C
, IPAMAC et Parcs naturels associés au projet
PROJET « TRAME ECOLOGIQUE
DU MASSIF CENTRAL »
Identification d’une
d’une trame écologique du Massif central
avec extension vers les Pyrénées
Association Inter
Inter-Parcs
Parcs du Massif central
(IPAMAC)
PNR des Causses du Quercy
PNR des Grands Causses
PNR du Haut-Languedoc
PNR Livradois-Forez
PNR de Millevaches en Limousin
PNR des Monts d’Ardèche
PNR du Morvan
PNR du Pilat
PNR des Volcans d’Auvergne
PN des Cévennes
Parcs naturels régionaux associés :
PNR de la Narbonnaise en Méditerranée
PNR des Pyrénées Catalanes
Laboratoires de recherche associés
CEMAGREF UMR TETIS - Montpellier
CRENAM / ISIG - CNRS - UMR EVS - Université Jean Monnet - Saint-Étienne
Février 2011
Environnement
Ville Société
UMR 5600 CNRS
Résumé
Sur le territoire du Parc naturel régional des Causses du Quercy, une certaine densité de
milieux agropastoraux a été identifiée suite à l’analyse de l’occupation des sols réalisée à
partir des données Corine Land Cover (CLC). Ces milieux agropastoraux sont souvent
étroitement imbriqués avec une couverture boisée. Cette couverture peut être très hétérogène tant
en surface qu’en « forme » de boisement (haies plus ou moins épaisses, bosquets, …). Les zones
composées d’une densité importante de haies et de bosquets représentent des zones potentiellement
favorables à de nombreuses espèces et notamment à des espèces forestières ou de lisières, pouvant
contribuer ainsi à la sous-trame forestière. Ces éléments bocagers ne peuvent être distingués à partir de
CLC, aussi des travaux ont été menés à partir de photo-interprétation pour distinguer les secteurs agropastoraux présentant un bocage important. Les résultats obtenus sur le territoire-test du Parc des
Causses du Quercy correspondent à la réalité du terrain. Toutefois, cette piste développée à l’échelle
d’un Parc n’a pu être généralisée sur l’ensemble du Massif central dans le cadre des délais et moyens
impartis à l’étude. La caractérisation des secteurs bocagers dans l’analyse de l’occupation des sols n’a
donc pas été réalisée sur l’ensemble de la zone d’étude. La présente note méthodologique détaille
la méthode mise en œuvre pour cartographier les éléments bocagers et prendre en compte
cette donnée pour préciser l’analyse des milieux agropastoraux cartographiés à partir de CLC.
Sommaire
Introduction .............................................................................................................................. 3
1.
Méthode et outils ............................................................................................................... 5
1.1
Mosaïque des Orthophotos IGN au niveau départemental .......................................... 6
1.2
Segmentation et classification orientée « objets » pour l’extraction du boisement..... 6
1.3
Distinction des haies et arbres isolés ........................................................................... 7
1.4
Amélioration de la couche des milieux agropastoraux ................................................ 8
2.
Résultats ............................................................................................................................. 9
3.
Analyse des résultats ....................................................................................................... 11
Conclusion ............................................................................................................................... 12
Références bibliographiques .................................................................................................... 12
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Introduction
L’analyse de l’occupation des sols réalisée à partir de Corine Land Cover ne permet pas de
mettre en évidence les secteurs bocagers. Des travaux ont été testés pour identifier ces secteurs sur le
Parc naturel des Causses du Quercy. Le bocage est considéré, ici, comme un paysage ayant pour
caractéristique la présence de réseaux de structures linéaires boisées (haies traditionnelles, brise-vent
récents ou haies spontanées issues de l’absence d’entretien des clôtures), avec présence éventuelle de
bosquets et/ou de petits bois.
Pour la définition de la haie, tous les auteurs, ou presque, s’accordent sur le fait qu’une haie est un
alignement d’arbres et/ou d’arbustes. Ceci étant, il est difficile de définir à partir de quelle quantité
d’arbres et d’arbustes on peut considérer qu’il s’agit d’une haie (une ligne herbeuse avec des arbres
séparés de 30 m forme-elle une haie ?). En littérature il existe diverses définitions opérationnelles de la
haie. Dans cette étude, une structure linéaire constituée essentiellement d’arbres ou arbustes est
considérée comme une haie.
Les européens entretiennent aujourd’hui un linéaire de haies qui avoisine le million de km et les
paysages bocagers sont concentrés pour la plupart sur l’arc atlantique.
Figure 1. Grandes régions bocagères en Europe. Source: A. Noirfalise, in Haies et Talus de Bretagne - Etat des
lieux 1996.
Le bocage en France est encore
assez
étendu
et
continu :
il
représenterait 15% du territoire
national. Les zones historiquement
les plus riches en bocage en France
sont : le Massif armoricain, la
Bretagne,
Pays de Loire, Poitou-
Charentes, le Massif central et la
Bourgogne.
Figure 2. Espace bocager aujourd’hui (espaces agricoles avec des
haies, des arbres épars, des pré-vergers, ou des bosquets)
source SCEES-Teruti; réalisation : SOLAGRO
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Figure 3. Diversité des paysages d’enclos - Source : Brunet et Dionnetin Tourneur et Marchandeau 1996
Cependant, une diminution du linéaire de haie est constatée, de façon très marquée à partir des années
50 (IFN 1er et 2ème cycle, RGA 1929, TERUTI 1998).
Figure 4. Evolution (1950-1998) du linéaire de haie en France.
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Figure 5. Evolution du linéaire de haies en France par département.
Les milieux bocagers hébergent une faune remarquable et très variée, par exemple :
-
Oiseaux : Hypolaïs polyglotte, Fauvette grisette, Fauvette orphée, Chardonneret élégant, Piegrièche écorcheur, Chouette chevêche, Perdrix rouge, …
-
Mammifères : Petit Rhinolophe, Barbastelle, Ecureuil, Genette, Hérisson d’Europe, Rat des
moissons, …
-
Reptiles : Lézard vert, Couleuvre verte et jaune, Couleuvre à collier, Orvet
-
Amphibiens : Rainette arboricole, Triton marbré, …
-
Insectes : Pique-prune, Laineuse du Prunellier, Flambé, Syrphe ceinturé, …
Ils représentent ainsi une composante majeure de la trame écologique d’un territoire. Si certaines haies
peuvent limiter le déplacement d’espèces inféodées aux milieux ouverts, les éléments bocagers,
sources de biodiversité et de nombreux autres services écosystémiques (stockage du carbone,
protection des cultures, ressources en bois, etc..), constituent des corridors écologiques pour de
nombreuses espèces notamment des espèces forestières et de lisières.
1. Méthode et outils
La méthode s’appuie sur l’utilisation de bases de données cartographiques dans un Système
d’Information Géographique (S.I.G.). Elle peut-être décomposée en 4 étapes :
Étape 1. Mosaïque des orthophotos IGN au niveau départemental.
Étape 2. Segmentation et classification orientée « objet » pour l’extraction du boisement. Couche
«arbres».
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Étape 3. Distinction des haies et arbres isolés.
Étape 4. Amélioration de la couche des milieux agropastoraux. Extraction du bocage potentiel et du
linéaire potentiel (haie) pour chaque polygone de « milieux agropastoraux » cartographiés à partir de
CLC.
1.1
Mosaïque des Orthophotos IGN au niveau départemental
L’IGN fournit les orthophotos en dalles et celles-ci, selon l’étendue du département, peuvent
dépasser les 300 unités.
Une mosaïque sur le département est effectuée à l’aide du logiciel Erdas Imagine.
Le résultat est une image en format img. Pour les départements tels que le Lot qui dépassent les 200
unités, en raison du manque de mémoire vive utilisable pendant la procédure, il a été nécessaire de
créer deux mosaïques distinctes (par exemple une zone Est et une zone Ouest).
Le temps de calcul pour la création de la mosaïque sur tout le département du Lot (3000 km²) a été
évalué à 1 jour.
1.2
Segmentation et classification orientée « objets » pour l’extraction du
boisement
L’image obtenue après la création de la mosaïque est traitée par un logiciel de traitement
d’image (eCognition Definions Developer) spécifique à la segmentation et à la classification orientée
« objet ».
La segmentation permet d’obtenir des objets bien définis en prenant en compte les informations
spectrales, mais aussi la forme et la texture d’une image.
L’avantage majeur de cette technique est que l’on ne classe pas des pixels mais des objets qui ont une
homogénéité choisie par des règles. De plus, chaque objet connaît son contexte (voisinage) ainsi que,
ses super-objets et ses sous-objets dans le cas d’une segmentation hiérarchique.
La classification orientée « objet » est une classification qui prend en compte la réponse spectrale, la
texture et la forme des objets créés pendant la phase précédente.
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L’algorithme de traitement d’image créé à partir de zones tests est ensuite appliqué à l’ensemble du
territoire. Pour valider le résultat et estimer l’erreur de la classification, d’autres zones sont prises
d’une façon aléatoire sur l’ensemble du territoire.
La couche « arbres » est extraite sur tout le territoire en format raster.
Le temps de calcul de cette étape sur tout le département du Lot (3000 km²) a été évalué à 3 jours.
1.3
Distinction des haies et arbres isolés
La couche « arbres » comprend tous les éléments boisés du territoire étudié. Les haies et arbres
isolés sont distingués des autres boisements :
•
en appliquant un tampon négatif de 30 pixels (1 pixel=0,5m) suivi d’un tampon positif de 30
pixels à la couche « arbres » (On obtient ainsi une nouvelle couche sans le boisement linéaire
et les arbres isolés),
•
puis en soustrayant la couche obtenue à la couche « arbres » initiale. On obtient ainsi une
couche « haies » contenant uniquement les boisements linaires et arbres isolés.
Figure 6. Identification des éléments bocagers à partir des orthophoto de l’IGN.
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1.4
Amélioration de la couche des milieux agropastoraux
Afin d’affiner l’analyse de l’occupation des sols réalisée à partir de CLC et identifier les
secteurs bocagers, les éléments boisés identifiés à partir des orthophotos ont été croisés avec les
milieux agropastoraux issus de l’analyse de CLC. Le croisement avec la couches « arbres » permet de
mettre en évidence les secteurs bocagers au sens large (bosquets, haies et arbres isolés) tandis que le
croisement avec la couche « haies » permet de mettre en évidence les secteurs présentant une forte
densité de structures bocagères linéaires.
Ces croisements réalisés à partir d’une analyse statistique permettent ainsi de définir pour chaque
polygone de milieux agropastoraux la surface d’arbres (bosquets et haies) et la surface de haies
associées.
Par reclassement, on peut alors définir différents niveaux de bocage (ex 0 si le pourcentage de bocage
se situe entre 0 et 10%, 1 s’il est situé entre 10 et 20%…) et de densité de haies.
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2. Résultats
Figure 6. Taux de boisement des milieux agropastoraux
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Figure 7. Densité de haies des milieux agropastoraux
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3. Analyse des résultats
Les milieux agropastoraux peu bocagers ou à bocage nul (en gris sur la Figure 6) sont très
localisés sur le territoire étudié: ils correspondent à des secteurs de production céréalière plus
intensive. A contrario, les secteurs présentant une densité de bocage supérieure à 20% sont nombreux
et reflètent des paysages écologiques variés : des fond de vallées encaissées avec fort maillage des
prairies et cultures par des haies arborées, des zones de pâturage extensif maillées de haies arborées (et
arbustives) avec beaucoup de bosquets et aussi des zones bocagères plus humides où des prairies de
fauche et des cultures occupent de très grandes surfaces mais sont régulièrement et nettement
délimitées par des haies arborées avec intercalation de bosquets sur les zones moins exploitables car
plus pentues.
Sur la figure 7, le pourcentage des haies au sein des milieux agropastoraux fait apparaître une nette
différence dans les résultats présentés sur la figure 6 : de nombreux secteurs « bocagers » du centre et
du sud du territoire du parc présentent des densités de haies somme toute assez basses.
Il semblerait que la tranche de densité de haies la plus « pertinente » soit celle des 20-30%. Mais ces
zones riches en « haies » reflètent au moins deux réalités paysagères différentes :
-
D’une part des zones à maillage de haies dense séparant des prairies ou des pelouses sèches
(parfois des cultures mais c’est plus rare). On retrouve cette configuration de bocage
« typique » sur la frange Est (Limargue, Est du Causse de Gramat), mais aussi sur la frange
Ouest (Downs) et les vallées encaissées.
-
D’autre part des zones à mosaïque étroite, souvent due à un parcellaire très petit, où alternent
cultures, prairies, parcours extensifs piquetés d’arbustes et parcelles boisées (souvent des
vergers). Cette configuration s’observe essentiellement sur la partie sud des causses et le
Quercy Blanc.
La tranche des zones agropastorales couvertes par 10-20% de haies est à peu près semblable à celle
décrite ci-dessus, avec la même dichotomie.
Par contre, étrangement, la tranche correspondant aux zones qui ont plus de 30% de recouvrement par
les haies ne semble pas être « pertinente », on y trouve :
-
des zones de landes avec drailles nombreuses,
-
des isolats de champs cultivés (presque sans haies !) au milieu de zone boisée,
-
des travers sur forte pente couverts de landes arbustives en continuité avec des peupleraies de
fond de vallée (…),
-
des pelouses densément piquetées d’arbustes,
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-
et enfin quelque zones de bocage « typique ».
Certaines erreurs sont sûrement dues à l’utilisation de la couche CLC qui peut mettre dans un même
polygone des choses très différentes (rebord de plateau, travers, fond de vallée, …), mais tout ne
s’explique pas avec ça, …
Conclusion
Le test réalisé sur le territoire des Causses du Quercy apporte des pistes pour cartographier
finement les éléments bocagers et intégrer cette donnée dans une analyse de l’occupation des sols
réalisée à petite échelle afin de pouvoir prendre en compte cette composante dans l’identification de la
trame écologique. La généralisation de l’identification des secteurs bocagers sur l’ensemble du
territoire d’étude (Massif central et Languedoc-Roussillon) n’ayant pas été possible dans le cadre de ce
projet, la prise en compte de cette composante bocagère dans l’identification des réservoirs de
biodiversité et l’analyse de la connectivité n’a pas été testée. Ceci constitue une des limites
importantes des résultats obtenus à l’échelle du Massif central qui mériterait d’être approfondie dans le
cadre de l’identification de la trame verte et bleue à l’échelle régionale et locale.
Références bibliographiques
BARIOU, R., HUBERT, L. et LECAMUS, D., 1984. Landsat en pays de bocage (Bretagne) une
nouvelle approche régionale, L’Espace Géographique, Paris, tome 13, n°3, p. 233-240.
BARIOU, R., LECAMUS, D., LE HÉNAFF, F., PIHAN, J. et MEYER, S., 1982. Photo-interprétation
de la végétation en pays bocagers et problèmes d’intégration des résultats dans un système de
cartographie automatique, in : « 4ème Colloque International du GDTA 81 : La cartographie
thématique des résultats de la télédétection, Toulouse 22-26 juin 1981 », Toulouse, GDTA, p. 394407.
BUREL, F. and BAUDRY, J. A. JOUIN, Eds. De la haie aux bocages: organisation, fonctionnement et
gestion. Paris, INRA Editions, Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable. 2003.435 p.
Enquête Teruti: http://www.inra.fr/dpenv/pointc46.htm
MORANT P., Contribution de la télédétection pour l'analyse et la cartographie du paysage bocager
armoricain. Ing. Eau Agric. Territ., 18, 61-71. 1999.
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