# Contexte, problématique et enjeux :

L’étude de l’évolution du milieu naturel, en relation avec l’abandon progressif de l’agriculture en zone de moyenne montagne représente un enjeu économique, social et environnemental majeur aujourd’hui. Les mesures de la Politique Agricole Commune et l’évolution socio-économique des sociétés occidentales marquent le paysage montagnard dans son évolution passée présente et à venir, et déborde du simple cadre régional à l’heure de l’harmonisation des législations et directives européennes. Cette problématique s’inscrit donc particulièrement bien à l’interface nature-science-société.

Parallèlement, le développement de techniques et d’outils d’observation et d’analyse informatisée s’applique désormais à des problématiques propres aux sciences humaines et sociales et, en particulier, à la Géographie et aux études d’environnement.

Aussi, la démarche proposée s’appuie, d’une part, sur la problématique inhérente à l’évolution et au devenir de l’usage des terroirs en moyenne montagne, en relation avec les préoccupations environnementales du patrimoine naturel, et d’autre part, sur la maîtrise d’outils relativement nouveaux mais aussi au développement de concepts, de méthodes et de techniques nouvelles.

Le site expérimental retenu correspond à un secteur de moyenne montagne Ariégeois (soulane du massif de Tabe) particulièrement intéressant et remarquable tant pour son contexte biogéographique (forêt de hêtres en contact avec des pâturages et des pelouses d’altitude) que pour la pression agro-environnementale exprimée à travers un ensemble de pratiques liées aux techniques de brûlages dirigés, ainsi que pour les fluctuations de ses limites forestières qui rendent compte à la fois de l’abandon progressif des terroirs de moyenne montagne et d’une économie pastorale plus ou moins bien contrôlée.

Etudier la dynamique de ces secteurs forestiers à l’aide de la télédétection et de l’analyse d’images, c’est apporter une contribution non seulement à la connaissance et à la prospective des milieux naturels soumis aux contraintes socio-économiques actuelles mais aussi tenter de valider de nouvelles méthodes de recherche via les nouvelles technologies.

# Objectifs scientifiques :

Un double objectif scientifique est proposé. D’une part, établir une typologie des évolutions forestières de moyenne montagne et cerner les marqueurs de ces évolutions spatiales dans le paysage. Les évolutions sont susceptibles d’apparaître dans les transformations des textures, structures et valeurs radiométriques multitemporelles de l’ensemble des longueurs d’onde actuellement disponibles, du visible au moyen infrarouge.

D’autre part, développer une méthodologie simple d’extraction des formes d’évolution visuelles et numériques à partir de comparaisons et d’emboîtements multiscalaires des photographies aériennes et d’images satellitaires, méthode généralisable et facilement reproductible dans le cadre d’une analyse paysagère des dynamiques spatio-temporelles.

# Description des images utilisées et de leurs choix en fonction des résultats escomptés :

La méthodologie s’inscrit dans la poursuite et l’extension de recherches antérieures portant sur la mesure de la dynamique du milieux montagnard à partir de la télédétection aérienne sur le «temps long» dans une acception télédétectée tout en intégrant de nombreux travaux de terrain, soit la période 1942-1989.

A ces séquences chronologiques de documents monospectraux mais de très hautes définitions spatiales, il s’avère indispensable d’utiliser plusieurs images aux caractéristiques variées mais complémentaires tant pour les résolutions au sol que les résolutions spectrales.

Pour mener à bien ce projet, dont nous ne présenterons que la méthodologie, il convient d’acquérir les images présentées dans le tableau 1.

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Tableau 1 : Description des images utilisées pour une typologie des évolutions forestières

# Justification scientifique de l’utilisation de chaque image :

Image A :

du fait de sa fine résolution au sol, la plus proche de celle des photographies aériennes photo-interprétées, cette image autorise le calage géographique et thématique du plan vectoriel scannérisé, résultat des évolutions paysagères intervenues de 1942 à 1989. La date choisie est au plus près de celle du résultat de la photo-interprétation. Elle permet d’établir un lien plus étroit entre les deux types de documents et d’en extraire les textures, les structures et les valeurs radiométriques propres aux zones ayant évoluées jusqu’en 1989, puis de généraliser les traitements effectués sur des secteurs clés du Massif de Tabe à une région plus étendue des Pyrénées.

Image B :

la longueur d’onde panchromatique paraît trop réductrice en regard de la thématique envisagée. L’apport du multispectral semble beaucoup plus pertinent -en dépit de sa résolution au sol- pour accéder à une plus grande séparabilité entre les formations végétales présentes ; puis, à l’intérieur de chacune d’elles, pour observer leur homogénéité radiométrique ou l’hétérogénéité de leurs marges, signe de régression ou de progression spatiale. La date choisie est en totale correspondance avec celle de l’image en panchromatique.

Image C :

une image acquise à un autre stade phénologique est indispensable ; celle du 06 octobre 1990 permettra la mise en évidence d’un stade phénologique complémentaire de l’image B.

Image D :

cette image, en mode P et XS, de 1995/96 doit remplir un double objectif.

assurer valablement la détection de phénomènes plus ou moins ponctuels, aréolaires ou linéaires situés le plus souvent aux marges forestières, implique le traitement d’une image qui allie fine résolution spatiale et grande résolution spectrale. D’où, cette symbiose réalisée par l’acquisition d’une image P et XS, à la même date qui est actuellement le meilleur compromis technique, eu égard aux capacités techniques des satellites auxquels nous pouvons avoir facilement accès de nos jours.

De surcroît, les deux premières images de 1989 (A,B) seront traitées séparément et ensuite fusionnées en une seule image P + XS. En revanche, les résultats obtenus en 1989 seront largement périmés. Or, un des principaux atouts de la télédétection spatiale étant la répétitivité d’acquisition d’images, on se propose d’actualiser la cartographie de la dynamique de l’environnement montagnard par l’acquisition d’image en 1995 ou 96. L’utilisation d’une image actuelle permettra de tester, d’évaluer la reproductibilité dans le temps et la généralisation spatiale sur une plus grande région du massif pyrénéen de la méthode implémentée ici.

Image E :

en complément du traitement des quatre premières images, et compte-tenu de l’absence du moyen infrarouge, une méthodologie comparable sera appliquée sur une scène Landsat-TM de juillet 1990. L’accent sera mis sur l’extraction d’indices remarquables dans des longueurs d’ondes non utilisées par Spot. La présence dans ce projet d’une image Landsat-TM conforte l’idée d’utiliser la bande MIR pour autoriser une meilleure identification spectrale des progressions forestières par une meilleure caractérisation d’espèces pionnières colonisatrices couvrantes (comme le brachypode) au comportement radiométrique probablement très différencié dans cette longueur d’onde en dépit de la résolution de 30 m de Landsat-TM risquant fort de nuire à la perception de l’ensemble de la dynamique végétale du Massif de Tabe. C’est à titre expérimental que ce choix a été fait.

# Corrections géométriques et calibrations des données :

L’ensemble des images traitées sera corrigé géométriquement par rapport à un fond topographique IGN à 1/25 000 numérisé. L’influence des conditions topographiques (milieu de montagne, problème d’ombres portées...) joue peu dans ce contexte en raison d’une unité de site (soulane uniforme).

# Chaînes méthodologiques envisagées :

## Extraction des informations sur photographies aériennes :

Photo-interprétation manuelle des photographies aériennes de 1942, 1962 et 1989. Numérisation des plans obtenus et d’un fond cartographique de référence. Corrections géométriques des photographies aériennes par rapport au fond cartographique pour les superposer entre elles. Extraction des zones d’évolution forestières et détermination d’une typologie des évolutions de type :

- extension linéaire / surfacique / ponctuelle.

- régression linéaire / surfacique / ponctuelle.

- apparition / disparition...

Masquage géographique des secteurs à radiométries stables.

## Extraction des informations sur image panchromatique (image A)

Superposition numérique des espaces en évolution avec l’image panchromatique. Correction géométrique du panchromatique par rapport aux plans initiaux corrigés, puis extraction et analyses des caractéristiques structurales et texturales panchromatiques sur chaque secteur soit masqué (sans évolution - radiométrie stable), soit non masqué (évolution). Etablissement d’une typologie des structures et textures en fonction des formes d’évolution observées entre les deux dates photointerprétées.

## Extraction des informations sur images satellitaires XS (images B et C)

Superposition numérique des zones en évolution avec les images XS de Spot rendant compte de deux stades phénologiques intra-annuels caractéristiques (été/automne). Correction géométrique des images XS par rapport aux plans initiaux corrigés. Extraction et analyses des radiométries en mode monocanal, en combinaisons monotemporelles (images B et C) et multitemporelles XS (image B+C) sur chaque secteur pré-défini. Etablissement d’une typologie radiométrique en fonction des formes d’évolution observées entre les deux images.

## Extension et validation de la méthode (image D)

Extension et validation de la méthode à des secteurs révélateurs d’une typologie radiométrique, structurale et texturale susceptible d’évoluer dans le présent et le proche avenir.

## Tests dans la longueur d’onde du MIR :

Extraction de nouveaux indices complémentaires dans des longueurs d’ondes différentes des images Spot, sur image Landsat-TM (Image E).

# Synthèse et conclusion :

C’est donc par une problématique de relation temps-espace au moyen du traitement d’images que sont abordés les rapports entre nature et société afin de développer une méthodologie d’extraction des formes d’évolution visuelles et numériques à partir de comparaisons et d’emboîtements multiscalaires de photographies aériennes et d’images satellitaires aux résolutions spatiales et spectrales variées ; le tout pour aboutir à méthode généralisable et facilement reproductible dans le cadre d’une analyse paysagère des dynamiques spatio-temporelles.

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