- Site officiel

 

MER
29 
MAI

Marc Lang a le plaisir de vous inviter à sa soutenance de thèse  sur le campus d'Agropolis à Montpellier..
A partir de 14h00 en salle AMAZONE à AgroParisTech. 

Plan
Modalités d'accès
Informations complémentaires

Titre de la thèse :

Caractérisation de l'hétérogénéité spatiale de milieux naturels à partir d'imagerie optique très haute résolution spatiale. Cas d'application aux milieux méditerranéens de garrigue.

 

Résumé (version courte) :

Le bassin Méditerranéen est un hotspot de biodiversité pour lequel la biodiversité et l'hétérogénéité spatiale des paysages est particulièrement important. Les milieux méditerranéens s’organisent en mosaïques hétérogènes de quatre strates verticales : le sol nu, l’herbe, les ligneux bas et les ligneux hauts. La biodiversité de ces milieux est aujourd’hui menacée par une fermeture de milieux naturels qui entraîne la disparition de certains habitats et l’homogénéisation des paysages, homogénéisation qui entraîne elle-même une augmentation des risques d’incendies.
Cette thèse se propose de développer des indices caractérisant l’hétérogénéité spatiale des milieux naturels dans un contexte méditerranéen à partir d’images de télédétection à très haute résolution. L'approche développée se base sur une analyse fréquentielle d'image à très haute résolution et est basée sur la méthode FOTO (FOurier based Textural Ordination). Elle permet la production non supervisée de trois indices synthétiques et complémentaires qui permettent de caractériser la composition et l'organisation relative au quatre strates d'intérêts. Ces indices ont également pu permettre de prédire la présence de quatre espèces d'oiseaux sensibles à l'hétérogénéité de la végétation.

 

Résumé (version longue) :

La préservation de la biodiversité est un enjeu prioritaire, identifié aussi bien au niveau national qu’au niveau européen et international. L’hétérogénéité spatiale des milieux naturels est l’une des composantes clefs pour l’étude de la biodiversité et permet de comprendre le fonctionnement des écosystèmes. Le bassin Méditerranéen est un hotspot de biodiversité pour lequel le lien entre biodiversité et hétérogénéité spatiale des paysages s’illustre particulièrement bien. Les milieux méditerranéens s’organisent en mosaïques hétérogènes de quatre strates verticales : le sol nu, l’herbe, les ligneux bas et les ligneux hauts. La biodiversité de ces milieux est aujourd’hui menacée par une fermeture de milieux naturels qui entraîne la disparition de certains habitats et l’homogénéisation des paysages, homogénéisation qui entraîne elle-même une augmentation des risques d’incendies.

Cette thèse se propose de développer des indices caractérisant l’hétérogénéité spatiale des milieux naturels dans un contexte méditerranéen à partir d’images de télédétection à très haute résolution. Parmi les différentes méthodes permettant de caractériser l’hétérogénéité, la méthode FOTO (FOurier Based Textural Ordination) est particulièrement intéressante car elle produit de façon non supervisée un nombre limité de gradients de texture non corrélés, à partir desquels il est possible de décrire les variations continues de l’hétérogénéité spatiale, et ce, à plusieurs échelles spatiales. Ainsi le premier objectif de cette thèse est de tester le potentiel des gradients de texture issus de la méthode FOTO pour la caractérisation de l’hétérogénéité spatiale relative aux quatre strates verticales caractéristiques des milieux méditerranéens. Le deuxième objectif est de tester la sensibilité de l’approche développée à des facteurs techniques et environnementaux, afin de s’assurer de sa réplicabilité pour favoriser son utilisation dans un contexte opérationnel de suivi des milieux méditerranéens. Enfin, le dernier objectif est de valider la pertinence écologique des indices d’hétérogénéité développés à travers un cas d’application : la caractérisation de la répartition spatiale d’espèces d’oiseaux sensibles à l’hétérogénéité de la végétation.

Combinés avec un indice de végétation, le NDVI, les indices de texture issus de la méthode FOTO ont pu être interprétés en termes d’hétérogénéité spatiale et ont permis de caractériser la composition et l’organisation des quatre strates verticales étudiées. Ces indices sont influencés par la présence de surfaces anthropisées comme les cultures ainsi que par la nature de l’information radiométrique des images de télédétection utilisées, qui impacte le contraste apparent des strates de végétation. Ainsi, l’application de la méthode sur une bande panchromatique est plus sensible aux motifs liés à l’alternance de sol nu et d’herbe tandis que l’application de la méthode sur le NDVI est plus sensible aux motifs lié à l’alternance des ligneux avec la strate herbacée. Enfin, nous avons montré l’intérêt de l’approche développée pour la prédiction de plusieurs espèces d’oiseaux à fort enjeux de conservation. Les indices d’hétérogénéité ont permis de mettre en évidence des structures de la végétation particulièrement favorables à certaines espèces d’oiseaux.

L’approche développée dans cette thèse est particulièrement intéressante car elle permet la production non supervisée de trois indices complémentaires caractérisant plusieurs composantes de l’hétérogénéité spatiale relatives à quatre strates. Des efforts sont encore nécessaires pour améliorer i) notre compréhension de la contribution de facteurs environnementaux et instrumentaux sur la stabilité de l’approche et ii) son automatisation en vue d’une application dans un contexte opérationnel pour la cartographie et le suivi de l’état de conservation des habitats naturels et de l’avifaune.

 

Composition du Jury :

♦ Nicolas Baghdadi, Directeur de recherche, IRSTEA, Directeur de thèse
♦ Sandra Luque, Directrice de recherche, IRSTEA, Directrice de thèse Pierre-Louis Frison,
♦ Maître de conférences, Université-Paris-Est-Marne, Rapporteur
♦ Laurence Hubert-Moy, Professeure, Université Rennes-2, Rapportrice
♦ David Sheeren, Maître de conférences, INP-ENSAT, Examinateur
♦ Christian Germain, Professeur, BSA, Examinateur
♦ Pierre Couteron, Directeur de recherche, IRD, Examinateur
♦ Jean-Baptiste Féret, Chargé de recherche, IRSTEA, Encadrant
♦ Samuel Alleaume, Ingénieur de recherche, IRSTEA, Encadrant

 

Quelques articles à lire ...

♦ La garrigue vue du ciel
♦ Monitoring and Characterizing Heterogeneous Mediterranean Landscapes with Continuous Textural Indices Based on VHSR Imagery
♦ Complementarity between Textural and Radiometric Indices From Airborne and Spaceborne Multi VHSR Data: Disentangling the Complexity of Heterogeneous Landscape Matrix

 

iIMGP1204