Faits:
A.
L'Etat de Genève est propriétaire des parcelles nos 150 et 168 du cadastre de la commune de Ferreyres (Vaud), au lieu-dit "La Bruyère sur la Tine", dont les surfaces respectives sont de 17'196 et 2'766 m2. La parcelle no 150 est principalement en nature de pré-champs, alors que la parcelle no 168 est composée de forêt pour 2'304 m2et de pré-champs pour le reste.
Ces parcelles sont régies par le plan de quartier "La Bruyère sur la Tine" approuvé avec son règlement par le Conseil d'Etat le 14 août 1985 (ci-après: PQ 1985 et RPQ 1985) ainsi que par le plan de quartier "La Bruyère sur la Tine - Secteurs C et D - 2e étape" approuvé avec son règlement par le Conseil d'Etat le 9 juillet 1993 (ci-après: PQ 1993 et RPQ 1993). Les terrains précités sont ainsi situés dans ces secteurs C et D.
Le PQ 1985 définit également des secteurs A et B dans lesquels sont déterminés sept périmètres d'implantation de constructions (n os 6 à 12).
B.
Le 1er décembre 2010, l'Etat de Genève et A._, celle-ci agissant en qualité de promettant-acquéreur, ont déposé une demande d'autorisation préalable d'implantation sur les parcelles nos 150 et 168 en vue de la construction de cinq immeubles destinés à l'habitation et aux activités mixtes, ainsi que 71 places de stationnement. Par décision du 11 mai 2011, la Municipalité de Ferreyres a refusé de délivrer le permis préalable d'implantation. En bref, elle a retenu que le projet n'était pas conforme à l'art. 14 RPQ 1993 qui prescrit que les secteurs C et D ne peuvent être réalisés que si, dans les secteurs A et B, cinq périmètres d'implantation sont occupés au moins, à l'exclusion du périmètre n° 9. L'autorité a également considéré que le projet contrevenait à diverses autres dispositions du RPQ 1993, du RPQ 1985 et du règlement communal sur le plan général d'affectation et la police des constructions.
C.
Statuant par arrêt du 26 juin 2012, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud (ci-après: le Tribunal cantonal ou la cour cantonale) a rejeté le recours formé par l'Etat de Genève et A._.
En substance, le Tribunal cantonal a suivi l'appréciation de la municipalité selon laquelle le périmètre n° 7 n'était pas "occupé" au sens du plan de quartier. Il a par conséquent considéré que l'exigence d'occupation de cinq périmètres d'implantation au moins dans les secteurs A et B n'était pas remplie et le refus d'autorisation d'implantation a été confirmé.
D.
Par acte du 27 août 2012, le propriétaire et la constructrice interjettent contre cet arrêt un recours en matière de droit public et un recours constitutionnel subsidiaire auprès du Tribunal fédéral. Ils concluent à la réforme de l'arrêt attaqué en ce sens que l'autorisation préalable d'implantation est délivrée. Le Tribunal cantonal renonce à se déterminer et conclut au rejet du recours. Le Service des forêts, de la faune et de la nature renonce à se déterminer. Le Service cantonal du développement territorial se réfère à sa détermination du 3 août 2011 qu'il a déposée en instance précédente. La Municipalité de Ferreyres se détermine par acte du 13 septembre 2012 et conclut au rejet du recours.
Considérant en droit:
1.
Le Tribunal examine d'office la recevabilité et la qualification juridique des recours qui lui sont soumis (art. 29 LTF).
1.1. Les recourants ont formé, en un seul acte (art. 119 LTF), un recours en matière de droit public et un recours constitutionnel subsidiaire. Dirigé contre une décision finale (art. 90 LTF) prise en dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d LTF) dans le domaine du droit public de l'aménagement du territoire et des constructions (art. 82 let. a LTF), le recours est en principe recevable comme recours en matière de droit public selon les art. 82 ss LTF, aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF n'étant réalisée. Les recourants ont pris part à la procédure de recours devant le Tribunal cantonal. Ils sont particulièrement touchés par l'arrêt attaqué qui confirme le refus d'autorisation préalable d'implantation sur les parcelles dont ils sont respectivement propriétaire et promettant-acquéreur. Ils peuvent ainsi se prévaloir d'un intérêt digne de protection à ce que cette décision soit annulée. Ils ont donc qualité pour agir au sens de l'art. 89 al. 1 LTF. Les autres conditions de recevabilité du recours en matière de droit public sont réunies, si bien qu'il y a lieu d'entrer en matière sur le fond.
1.2. La voie du recours en matière de droit public étant ouverte, le recours constitutionnel subsidiaire est irrecevable (art. 113 LTF).
2.
Les recourants se plaignent de la violation de leur droit d'être entendus. Ils considèrent que la cour cantonale n'a pas suffisamment motivé sa décision. Ils déplorent en particulier l'absence de pesée des intérêts, d'examen du respect du principe de proportionnalité et de prise en considération de leur droit fondamental de propriété.
2.1. La jurisprudence a déduit du droit d'être entendu (art. 29 al. 2 Cst.) le devoir pour le juge de motiver sa décision, afin que le justiciable puisse la comprendre, la contester utilement s'il y a lieu et exercer son droit de recours à bon escient. Pour répondre à ces exigences, le juge doit mentionner, au moins brièvement, les motifs qui l'ont guidé et sur lesquels il a fondé sa décision, de manière à ce que l'intéressé puisse se rendre compte de la portée de celle-ci et l'attaquer en connaissance de cause (ATF 138 IV 81 consid. 2.2 p. 84; 134 I 83 consid. 4.1 p. 88 et les références). La motivation peut être implicite et résulter des différents considérants de la décision (arrêts 2C_23/2009 du 25 mai 2009 consid. 3.1, publié in RDAF 2009 II p. 434; 1B_501/ 2012 du 10 octobre 2012 consid. 3.1; 1B_121/2010 du 16 juin 2010 consid. 2.1). En revanche, une autorité se rend coupable d'un déni de justice formel prohibé par l'art. 29 al. 2 Cst. si elle omet de se prononcer sur des griefs qui présentent une certaine pertinence ou de prendre en considération des allégués et arguments importants pour la décision à rendre (cf. ATF 138 V 125 consid. 2.1 p. 127; 133 III 235 consid. 5.2 p. 248; 126 I 97 consid. 2b p. 102).
2.2. En l'espèce, l'arrêt attaqué est clair. Le Tribunal cantonal s'est inspiré de la volonté du législateur communal pour interpréter la notion d'occupation de l'art. 14 RPQ 1993. Le plan de quartier tendant, à teneur de l'art. 2 RPQ 1985, à la construction d'habitations individuelles, voire de locaux artisanaux ou de bureaux, les juges cantonaux en ont déduit qu'un périmètre est occupé lorsqu'il est construit de bâtiments principaux aux affectations répondant à l'une de ces utilisations. Constatant que les deux constructions sises sur la parcelle n° 171 - sur laquelle est implémenté le périmètre n° 7 - ne constituent ni des habitations individuelles ni des locaux artisanaux ou bureaux, ils ont confirmé l'appréciation de la commune selon laquelle le périmètre n° 7 n'était pas occupé et la condition de l'art. 14 RPQ 1993 non remplie. Contrairement à ce que les recourants allèguent, la motivation du Tribunal cantonal ne tient pas en l'unique argument que le périmètre no 7 ne peut être considéré comme occupé. Cette appréciation résulte d'un raisonnement complet par lequel la cour cantonale a analysé le but du PQ 1993 pour déterminer le sens de l'une de ses dispositions.
Le Tribunal cantonal n'a certes pas expressément examiné si la solution à laquelle il a abouti respectait les conditions constitutionnelles à la restriction du droit de propriété. Il a toutefois implicitement admis que tel était le cas, puisqu'il évoque successivement la base légale applicable puis l'intérêt public poursuivi par la norme. Au surplus, dans leurs écritures (mémoire de recours du 20 juin 2011 et déterminations du 7 octobre 2011), les recourants n'avaient pas invoqué une éventuelle violation de ces principes constitutionnels. La cour cantonale n'a dès lors pas violé leur droit d'être entendus en ne développant pas explicitement ces éléments dans sa motivation.
L'art. 3 al. 2 OAT invoqué par les recourants n'offre en l'espèce pas de garantie supplémentaire quant au droit d'être entendu dans la mesure où l'autorité ne devait pas, au terme d'une pesée d'intérêts, choisir entre plusieurs variantes au vu de sa liberté d'appréciation, mais déterminer la portée d'une disposition du règlement communal d'affectation.
En réalité, l'argument soulevé par les recourants se rapporte davantage à la pertinence des motifs retenus, question qui relève du fond.
Indépendamment de l'examen de son bien-fondé, la motivation de l'arrêt attaqué répond ainsi aux exigences formelles du droit d'être entendu.
3.
Les recourants se plaignent d'une interprétation arbitraire des plans de quartier "La Bruyère sur la Tine" 1985 et 1993. Ils font valoir que l'art. 14 RPQ 1993 ne limite pas la notion d'occupation aux habitations, que les dimensions du garage sis sur la parcelle n° 171 sont importantes et supérieures à 38 m2et qu'il serait dès lors insoutenable de ne pas leur prêter pour conséquence que la parcelle est occupée. Ils affirment également que le résultat de l'interprétation faite par les juges cantonaux est arbitraire, dès lors que tout projet des secteurs C et D dépendrait de simples choix de propriétaires dans les secteurs A et B. Pour les recourants, limiter la notion d'occupation à l'habitat serait incompatible avec une interprétation tant littérale que systématique de la norme, dont l'objectif est le développement du quartier et non son blocage.
3.1. Appelé à revoir l'interprétation d'une norme cantonale sous l'angle restreint de l'arbitraire, le Tribunal fédéral ne s'écarte de la solution retenue par l'autorité cantonale de dernière instance que si celle-ci apparaît insoutenable, en contradiction manifeste avec la situation effective, adoptée sans motifs objectifs et en violation d'un droit certain. Lorsque l'interprétation défendue par l'autorité cantonale ne se révèle pas déraisonnable ou manifestement contraire au sens et au but de la disposition ou de la législation en cause, elle est confirmée, même si une autre solution paraît également concevable, voire préférable. En outre, pour qu'une décision soit annulée au titre de l'arbitraire, il ne suffit pas qu'elle se fonde sur une motivation insoutenable; encore faut-il qu'elle apparaisse arbitraire dans son résultat (ATF 137 I 1 consid. 2.4 p. 5).
3.2. Selon l'art. 2 RPQ 1985, les terrains inclus dans le périmètre du plan sont affectés à la construction d'habitations individuelles, des locaux artisanaux ou des bureaux de modeste importance et liés à l'habitation pouvant être autorisés s'ils ne sont pas gênants pour le voisinage. Le plan doit se réaliser par étapes, "en suivant par secteur de A à C", les secteurs C et D n'étant construits "qu'en cas de preuve du besoin et après étude complémentaire" (art. 3 RPQ 1985). L'art. 14 RPQ 1993 précise que les secteurs C et D ne peuvent être réalisés que si, dans les secteurs A et B, cinq périmètres d'implantation sont occupés au moins, à l'exclusion du périmètre n° 9. L'art. 5 RPQ 1985, qui régit les secteurs A et B, prévoit que les bâtiments autorisés doivent s'inscrire dans tous leurs éléments cadastrés à l'intérieur des périmètres d'implantation fixés par le plan, le degré d'occupation pouvant être au maximum de 80 % de la surface totale du périmètre; la surface du périmètre n° 7 est de 300 m2. A teneur de l'art. 6 RPQ 1985, tout bâtiment principal sis dans le périmètre d'implantation doit avoir, par parcelle, au moins 110 m2en ordre dispersé et 90 m2en ordre contigu. Les constructions telles que dépendances, abris couverts, garages, pavillons de jardin, etc., peuvent être implantées en dehors des périmètres, pour autant que leur surface ne dépasse pas 38 m2et leur hauteur 4,5 m au faîte; une parcelle ne peut compter qu'une de ces constructions hors périmètre d'implantation (art. 7 RPQ 1985).
3.3. Il est constant que les périmètres nos 6, 8, 11 et 12 sont occupés, alors que le périmètre no 10 ne l'est pas. Les parties sont en revanche divisées sur la question de savoir si le périmètre n° 7, défini sur la parcelle n° 171, peut être considéré comme occupé au sens de l'art. 14 RPQ 1993 et ainsi ouvrir aux recourants le droit de construire dans les secteurs C et D.
Les recourants méconnaissent le fait que les possibilités de construire, et par conséquent d'occupation, subsistent dans les périmètres du secteur B. Ils présentent leur propre vision de ce que serait l'objectif des plans de quartier litigieux à savoir un développement du bâti quelles que soient les circonstances. Or le RPQ 1985 est clair quant à son but de développement par étapes du bâti et seulement en réponse aux besoins, ce que le RPQ 1993 confirme.
Au surplus, à la lumière du RPQ 1985, il n'est en rien arbitraire de tenir le garage sis sur la parcelle n° 171 pour une dépendance. En effet, si la surface de la construction est certes supérieure à la limite de 38 m2 prescrite par l'art. 7 RPQ 1985, elle n'en reste pas moins très loin des 90 ou 110 m2 minimum (et des 240 m2 maximum) prescrits pour un bâtiment principal. Les recourants ne sauraient tirer argument du fait que les dimensions du garage sont plus importantes que celles qui avaient été autorisées à l'origine: le fait que le permis de construire avait initialement été délivré pour un bâtiment de 38 m2 (la commune n'ayant avalisé la construction non conforme au projet qu'après avoir été mise devant le fait accompli), plaide au contraire en faveur de sa qualification de dépendance. La fonction de la construction - un garage pour deux voitures - va également dans ce sens. Enfin, il apparaît à la lecture du plan que ce garage est bien construit sur la parcelle n° 171, mais hors du périmètre d'implantation n° 7. Pour toutes ces raisons, en retenant que cette construction est une dépendance et que par conséquent le périmètre d'implantation n° 7 n'est pas occupé au sens de l'art. 14 RPQ 1993, la cour cantonale n'a pas versé dans l'arbitraire.
4.
Les recourants font ensuite valoir que l'arrêt attaqué viole la garantie de la propriété consacrée à l'art. 26 Cst., dès lors qu'il entérine une décision communale ne reposant sur aucune base légale et ne respectant pas le principe de la proportionnalité.
4.1. Les restrictions à la propriété ne sont compatibles avec la Constitution que si elles reposent sur une base légale, sont justifiées par un intérêt public et respectent le principe de la proportionnalité (art. 36 Cst.; cf. ATF 135 I 176 consid. 4 p. 181, 126 I 219 consid. 2a et 2c pp. 221 s.).
4.2. Lorsque la restriction du droit de propriété est grave, elle doit être prévue par une loi au sens formel. L'atteinte est tenue pour particulièrement grave lorsque la propriété foncière est enlevée de force ou lorsque des interdictions ou des prescriptions positives rendent impossible ou beaucoup plus difficile une utilisation conforme à la destination (ATF 135 I 233 consid. 2.1 p. 241). Constitue notamment une loi au sens formel le règlement adopté par les organes législatifs communaux, et donc soumis au vote populaire, puisqu'il offre les garanties requises du point de vue de la légitimité démocratique (ATF 135 I 233 consid. 2.1 p. 241). La commune doit en outre être compétente en la matière, ce qui est le cas lorsque, sur la base d'une législation cantonale désignant les communes comme seules compétentes pour établir les plans et règlements d'aménagement, elle planifie un développement du territoire à construire par étapes par zones subdivisées en secteurs distincts (ATF 108 Ia 33 consid. 3a p. 36).
L'arrêt attaqué se fonde sur l'art. 14 RPQ 1993 pour constater une impossibilité actuelle de construire, en tant que les parcelles voisines sont insuffisamment "occupées". Cela ne signifie pas que toute perspective de bâtir soit définitivement écartée. Mais la durée d'une telle limitation n'est effectivement pas définie. La question de la gravité de l'atteinte peut toutefois demeurer indécise, la condition d'une base légale au sens formel étant remplie. En effet, le droit vaudois confère expressément aux communes la compétence d'établir les plans d'affectation (art. 45 de la loi cantonale du 4 décembre 1985 sur l'aménagement du territoire et les constructions; RS/VD 700.11). Sur cette base, l'art. 14 RPQ 1993, qui prescrit que les secteurs C et D "ne peuvent être réalisés que si, dans les secteurs A-B, 5 périmètres d'implantation sont occupés au moins, à l'exclusion du périmètre 9", a été adopté par le législatif communal le 10 décembre 1992. Il constitue par conséquent une base légale suffisante pour justifier une restriction du droit de propriété des recourants, quelle qu'en soit la gravité.
Pour le surplus, les recourants, dans leur exposé relatif à l'exigence d'une base légale claire, s'en prennent en réalité à l'interprétation que les autorités précédentes ont faite de l'art. 14 RPQ 1993, interprétation qui n'est pas arbitraire (cf. consid. 3 ci-dessus).
4.3. Le principe de proportionnalité exige que les mesures mises en oeuvre soient propres à atteindre le but visé et que celui-ci ne puisse être atteint par une mesure moins contraignante; il doit en outre y avoir un rapport raisonnable entre ce but et les intérêts compromis (ATF 135 I 233 consid. 3.1 p. 246). Le Tribunal fédéral vérifie librement les questions de l'intérêt public et de la proportionnalité, en s'imposant toutefois une certaine réserve lorsqu'il s'agit de tenir compte de circonstances locales ou de trancher de pures questions d'appréciation (ATF 132 II 408 consid. 4.3 p. 416; 129 I 337 consid. 4.1 p. 344).
4.3.1. La Municipalité de Ferreyres puis le Tribunal cantonal ont appliqué avec rigueur le règlement communal, considérant implicitement qu'une interprétation restrictive de l'art. 14 RPQ 1993 ne contrevenait pas au principe de proportionnalité.
4.3.2. L'objectif de la norme communale est précisément de répondre à une préoccupation d'aménagement rationnel du territoire, par une concrétisation du plan de quartier au fur et à mesure des besoins seulement. Il est ainsi inhérent à la teneur du plan de quartier que la constructibilité des parcelles des recourants dépende du degré de développement des terrains voisins situés dans les secteurs A et B. A cet égard, l'examen de la décision de refus de permis d'implantation ne doit pas être l'occasion pour les recourants de soumettre à un contrôle accessoire ou préjudiciel les plans de quartiers et leurs règlements, en vigueur depuis de nombreuses années, qui colloquent les parcelles litigieuses dans les secteurs C et D et subordonnent par principe leur caractère constructible à l'occupation préalable des terrains des secteurs A et B.
Contrairement à ce qu'affirment les recourants, l'autorité cantonale n'a pas définitivement "condamné" le permis d'implantation. Il n'est en effet pas exclu que la situation dans les secteurs A et B évolue, les possibilités de construire subsistant sur les deux périmètres actuellement considérés comme non (suffisamment) occupés. Maintenir les parcelles litigieuses libres de constructions du fait de l'inoccupation de l'un des sept périmètres d'implantation des secteurs A et B (périmètre n° 10) et d'une occupation très partielle d'un autre de ces périmètres (n° 7) va dans le sens du but poursuivi non seulement par le plan de quartier (soit assurer une extension mesurée des zones bâties), mais également de manière générale par les art. 75 Cst. ainsi que 1 et 3 LAT (RS 700). Dans ces circonstances, une interprétation étroite de la notion d'occupation se révèle aussi bien adéquate que nécessaire. Sous l'angle du seul examen de l'octroi ou non d'une autorisation d'implantation et compte tenu des plans de quartier en force, l'arrêt attaqué ne viole donc pas le principe de proportionnalité.
5.
Il résulte de ce qui précède que le recours doit être rejeté, aux frais des recourants, solidairement entre eux (art. 65 et 66 LTF). Il n'y a pas lieu d'octroyer des dépens à l'intimée qui obtient gain de cause dans l'exercice de ses attributions officielles (art. 68 al. 3 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1.
Le recours constitutionnel subsidiaire est irrecevable.
2.
Le recours en matière de droit public est rejeté.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis à la charge des recourants.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux mandataires des recourants et de la Municipalité de Ferreyres, au Service des forêts, de la faune et de la nature, Centre de Conservation de la faune et de la nature (SFFN-CFFN), au Service du développement territorial et au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour de droit administratif et public.
Lausanne, le 8 novembre 2012
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Fonjallaz
La Greffière: Sidi-Ali