Déroulement 36 mois / 2013-2016

6 JUIN 2016

Coordinateur scientifique IAC (NC) www.iac.nc Dr Philippe BIRNBAUM

Partenaires

Déroulement 36 mois / 2013-2016

Financement CNRT 11 millions F CFP

6 JUIN 2016

Biodiversité et Restauration Ni & Environnement Naturel

Conservation de la Biodiversité & Optimisation des techniques de restauration des sites après exploitation

6 JUIN 2016

TABLE RONDE « DYNAMIQUE FORESTIÈRE ET MESURES DE PROTECTION » Que considérer comme forêt aujourd’hui ?

Vision « dynamique » (notion de forêt du passé, du présent et du futur) vs Vision « figée » sur les limites des massifs forestiers

Quelles implications pour les études d’impact (que considérer comme « forêt » ou « zone forestière » à préserver ?) et la restauration des sites (reconstitution de corridors forestiers)

Réflexions restant à mener sur la définition de « zone tampon raisonnée » autour des massifs forestiers ?

projet CoRiFOR Caractérisation des connectivités structurelle et fonctionnelle

des paysages fragmentés sur sols ultramafiques

Restitution finale, IRD - 6 juin 2016

Processus au cours du quel « une large étendue d’habitat est transformée en une multitude de fragments de plus petite taille, isolés les uns des autres par une matrice d’habitats différente de l’originale » (Wilcove et al. 1986)

Définition

Rappel théorique : la fragmentation

Forêt Centroide du fragment

Connectivité continent-iles ?

Connectivité iles-iles ?

• Forêts: Les explorations… démontrèrent l’existence de vastes forêts, faciles à exploiter, situées dans le voisinage de la grande baie…de Prony. Ces premières explorations permirent d’évaluer, à plus de 1000 hectares la surface des parties boisées facilement exploitables

• Maquis: Au milieu de ces espaces couverts d’une végétation touffue se montrent cependant çà et là des endroits complétement dénudés ou couverts seulement d’arbustes. Cette différence ne parait pouvoir être attribuée qu’à l’absence d’eau, due à la perméabilité du sol ferrugineux en ces endroits

• Latérites: Sur le plateau ferrugineux …, la végétation est presque partout nulle ou ne se compose que de fougère et d’arbrisseaux rabougris et clair-semés

Histoire

Fragmentation

Sources: Sebert, 1874; Heckel, 1892; Valette, 2006; Utard, S. 2015

La fragmentation est naturelle dictée par la nature du sol …La forêt domine…

En 1867, La forêt domine un paysage fragmenté

Début du XXème siècle • Plans de Heckel (1892) • Cartes de Martin (1884 & 1885) • Cartes de Ratzel (1897) • Cartes de Fulbert (1905, 1906) • Cartes de Grob (1908) Milieu du XXème siècle • Photo-aériennes, US-Army (1943) • Photo-aériennes, IGN (1954) Début du XXIème siècle • Carte IRD, « Grand Sud » (2003) • Photo-aériennes (DITTT, 2009) • Images satellites Pléiades (2012) Points Herbier de l’IRD (NOU) • 1970 - 2013

L’histoire en images

Fragmentation

Sources: Utard, S. (2015), DITTT, IGN, Service topographique, Herbier « NOU »

Les Forêts entourent « le plateau de fer »

des Fragments reliques Grand Kaori

≈ 0,6km² Forêt Nord

≈ 1,8 km² Kwé-Binyi

1,2 km²

Trois blocs majeurs Prony

≈ 18,5 km² Port-Boisé


≈ 9 km²

• Du début du XXème siècle au début du XXIème siècle (≈ 100 ans) Transformation du paysage

Fragmentation

Sources: Sebert (1874), Heckel (1892), Martin (1884 & 1885), Ratzel (1897), Fulbert (1905 & 1906), Grob (1908), Utard (2015)

Prony

Port-Boisé

Kwé-Binyi

Grand Kaori

Forêt Nord

Fragmentation inégale Prony

≈ état actuel Port-Boisé

≈ partie Nord Kwé-Binyi

≈ intact

Trois blocs majeurs Prony

≈ 18,5 km² Port-Boisé


≈ 9 km²

• Du début du XXème siècle à la mi-XXème siècle (≈ 50 ans) Évolution de la fragmentation

Fragmentation

Sources: US-Army (1943), IGN (1954), Utard, S. 2015

≈ 100 %

≈ 0 %

≈ 50 %

La fragmentation est naturelle + anthropique

Le projet Corifor « CORridors entre Ilots FORestiers »

Caractérisation des connectivités structurelle et fonctionnelle des paysages fragmentés sur sols ultramafiques

Une question de relations ?

Échelle du paysage Modèle « Grand Sud » N espèces et 1 habitat

Échelle d’une population Modèle Agathis ovata 1 espèce et 5 Habitats

Mt Dzumac Goro

T3. Connectivité biologique (Expériences et Base de données) Quantifier la capacité de dispersion et la tolérance à la dessication

H0: Les fragments de forêt ne sont contraints que par les conditions locales Pas d’effet de la fragmentation

H1 : La connectivité entre fragments influence la composition biologique et floristique Effets de la fragmentation

T2. Connectivité écologique (Inventaires floristiques) Mesurer la dissimilarité floristique

T1. Connectivité structurelle (télédétection et photo-interprétation) Définir la fragmentation du paysage

Objectif1: Comprendre les effets de la fragmentation sur la composition de la végétation

T3. Connectivité biologique (Expériences et Base de données) Quantifier la capacité de dispersion et la tolérance à la dessication

Le projet Corifor Fragments forestiers

H0: Le polymorphisme de la population est élevé Pas d’effet de la fragmentation

H1 : Les individus sont issus de parents qui appartiennent exclusivement à la même population (consanguinité) Effets de la fragmentation

T4. Connectivité génétique (Génétique des populations) Mesurer les échanges intra-population (Agathis ovata)

Objectif2: Comprendre les effets de la fragmentation sur les flux de gènes

Le projet Corifor Maquis/forêts

H0: Tous les fragments d’habitats jouent le même rôle dans le maintien des peuplements et des populations Conservation indépendante des liens entre les ensembles de végétation

H1 : Certains fragments jouent un rôle privilégié dans le maintien de la connectivité entre les habitats Les stratégies de conservation doivent inclure la connectivité

Objectif appliqué: Impact de la fragmentation sur les stratégies de conservation

Le projet Corifor Conservation

T5. Caractérisation des connectivités structurelles et fonctionnelles Identification des corridors écologiques à maintenir ou à mettre en place

CoRiFOR Caractérisation des connectivités structurelle et fonctionnelle


Tâche 1 : Caractérisation des unités forestières par télédétection

Objectifs

⇒Déterminer la connectivité structurelle des unités forestières

• Cartographier les unités forestières • Définir les caractéristiques géométriques des

unités forestières (surface…) • Définir les connexions spatiales qui lient les

unités forestières (tâche 5).

12

Cartographie des unités forestières : principes ⇒ Dépend de la définition du terme « forêt »

• Pas de définition universelle • Souvent reliée aux espèces présentes dans la formation

⇒ Cartographie par télédétection

• Type de capteur : radar, lidar, optique • Résolution : décamétrique, submétrique • Optique : détection se basant uniquement sur les structures

et des valeurs radiométriques • Approches

• pixel (valeurs radiométriques) • Détection de houppiers utilisés comme proxy pour segmenter la forêt • Textures

13

Cartographie des unités forestières : méthode

⇒ Matériel et méthode • Apprentissage statistique des délimitations + homogénéité fournies

par expertise • Type de capteur : optique <1m • Approches Gomez et al (2010) • Indice de performance : AUC -- 10-fold cross validation

⇒ Etapes 1. Détection des houppiers (arbre/arbustes versus végétation rase ou

sol nu) 2. Caractérisation de la structure de la canopée (Hétérogénéité,

Homogénéité) 3. Classification des zones de forêt en fonction des caractéristiques

structurelles + valeurs radiométriques

14

3 classes : - les zones forestières strictes, - les zones présentant des

houppiers mais non forestiers, - les zones non arborées (non-

houppiers).

Cartographie des unités forestières : résultats

15

Image Pléiades 2012 (Orthorectifiée ; 0,5 m ; 4 Canaux ; 25 622 lignes par 27 802 colonnes, 6 GOctets)

CO C1

C2 C3

16

Rouge PIR

Détection des houppiers

Masque

BI NDVI

Indices de textures GLCM

Zones hétérogènes / homogènes

NDVI RI

GEMI

MNDWI

Détection des zones de FORET

Images Pléiades Indices de végétation

Bande spectrale brute Résultat modèle

Réseau de Neurones

Arbre de décision (C4.5)

Réseau de Neurones

Modèle utilisé

Le modèle de détection des houppiers est réalisé à partir d'un réseau de neurones (10 neurones, back-propagation). Il se base uniquement sur les bandes Rouge et Proche Infra-rouge de l'image satellitaire (maximum de contraste au niveau de la végétation). Cette étape permet de générer un masque Houppiers/non-Houppiers.

Les calculs d'indicateurs de structure de la canopée (homogénéité, hétérogénéité) sont réalisés à partir de l'algorithme de classification supervisée par un arbre de décision (type C4.5).

La densité des houppiers (classification des zones hétérogènes vs zones homogènes en termes de grain de la canopée) est obtenue par un modèle comprenant un ensemble de variables prédictives basées sur trois indices de végétation (NDVI, BI et MNDWI) et les 8 textures d’Haralick (contraste, corrélation, homogénéité, entropie, moyenne, variance, moment second et dissimilarité).

Stru

ctur

e du

mod

èle

17

Base d’apprentissage

Vectorisation à la main

Extr

actio

n 1

(555

X 3

65)

Taux = 0.71

Extr

actio

n 2

(551

X 3

90)

Taux = 0.79

Résultat modèle


18

Résultats du modèle

Extr

actio

n 3

(280

X 6

81)

Taux = 0.86

Vectorisation à la main



19

Hétérogène

Homogène

Extr

actio

n 1

Taux = 0.94

Vectorisation zones homogènes/hétérogènes

Résultat modèle

Extr

actio

n 2

Taux = 0.94

Vectorisation zones homogènes/hétérogènes

Résultat modèle


Détection Forêts homogènes vs Hétérogènes

20


Extraction C1_ext1 (5500 X 4501)

Extraction C1_ext2 (6015 X 4812)

Couche vecteur forêt (AMAP)

Détection Forêts

21

Résultats C1_ext1

Taux = 0.83

Houppiers forêts (vert) Forêts non houppiers (blanc) Non forêt (noir)

22

Taux = 0.73

Résultats C1_ext2

Houppiers forêts (vert) Forêts non houppiers (blanc) Non forêt (noir)

23

Résultats quart C1


24

Houppiers forêts (vert) Forêts non houppiers (blanc) Non forêts (noir)


Résultats quart C1

25

Vectorisation des patchs forestiers

26



Tâche 2 : Connectivité écologique

Processus au cours duquel « une large étendue d’habitat est transformée en une multitude de fragments de plus petite taille, isolés les uns des autres par une matrice d’habitats différente de l’originale » (Wilcove et al. 1986)

Définition

Rappel théorique : la fragmentation

Fin XIXème siècle habitat forestier quasi continu (Utard 2015)

Effets de la fragmentation ?

Perte d‘habitat Effet direct Nombre d’espèce lié à la surface d’habitat Perte d’espaces = perte d’espèces Processus rapide d’extinction à l’échelle du paysage

Fragmentation per se

Diminution de la taille des fragments d’habitat Exposition aux effets de bords Isolement des fragments (perte de connectivité)

Effet indirect Processus plus lent de dérive des communautés

Emprise Corifor

Forêts début XX ème

Forêts début XXI ème

Effets de la fragmentation ?

Perte d‘habitat Effet direct Nombre d’espèce lié à la surface d’habitat Processus rapide d’extinction à l’échelle du paysage

Fragmentation per se i.e. Indépendamment ou en plus de l’effet de la perte d’habitat Processus plus lent de dérive des communautés

Emprise Corifor

Forêts début XX ème

Forêts début XXI ème Dans quelle mesure la fragmentation actuelle agit sur la composition et la structure des communautés forestières? Diminution de la taille des fragments d’habitat Exposition aux effets de bords Isolement des fragments (perte de connectivité)

Zone d’étude en quelques chiffres

a) Distance euil = 100

m Lac en 8

Mine de Goro VALE

60 km2

3.3 km2 de forêt (~5.5 %) 95 fragments 52 fragments échantillonnés (0.1 à 54.6 ha)

93 points d’inventaires 3600 arbres 200 espèces

Méthodes

(a) Distance seuil = 100 m

Lac en 8

Mine de Goro VALE

60 km2

3.3 km2 de forêt (~5.5 %) 95 fragments 52 fragments échantillonnés (0.1 à 54.6 ha)

93 points d’inventaires 3600 arbres 200 espèces

Méthodes

SIG Géométrie des fragments Aire Périmètre Rapport Périmètres / Aire Indice de forme Distance à la bordure forestière Isolement / connectivité Distance au plus proche voisin Indice de proximité

Inventaires Composition spécifique Composition fonctionnelle Richesse

?

R = 10 m

Résultats

Groupe 2 - Gymnostoma deplancheanum - Codia spatulata - Arillastrum gummiferum

Groupe 1 - Plerandra gordonii - Gastrolepis austrocaledonicum - Deplanchea speciosa

Résultats

Non-significatifs Isolement/Connectivité

Significatifs Indice PARA (rapport périmètre / aire)

Distance à la bordure (Edge-D)

Résultats

Significatifs Indice PARA (rapport périmètre / aire)

Distance à la bordure (Edge-D)

Non-significatifs Isolement/Connectivité

Résultats

Groupe 1 Groupe 2

Synthèse des résultats

GROUPE 2 Fragments petits ou très découpés Richesse plus faible Anémochorie Plaine (lisière)

GROUPE 1 Fragments gros ou peu découpés Richesse plus forte Zoochorie Colline

• 2 groupes basés sur la composition floristique • Formation des groupes fortement corrélée à la géométrie des fragments • Gradient de richesse richesse forte liée à l’abondance d’espèces zoochores • Distribution des patchs liée à la morphologie du site o l’isolement/connectivité ne participe pas à la dérive floristique et biologique?



Tâche 4 : Connectivité fonctionnelle et mesure de flux de gènes

Mont Dzumac

Sol ultramafique (RUM) Sol volcano-sédimentaire (SVS)

N

Site sud

En s’intéressant à la dynamique de l’ouverture plutôt à ce qui se passe au sein des lambeaux forestiers persistants, il était ambitionné de pouvoir prédire les temps de la cicatrisation des espaces dégradés et mieux comprendre les processus qui y conduisent.

Objectif Connectivité fonctionnelle et mesure de flux de gènes

Approche démo-génétique

Processus démographiques et génétique des populations

L’histoire démographique influe sur la génétique

Kouaoua (mine de Kiel) A. ovata

Dzumac A ovata, A. lanceolata

Cote Kwé A. ovata

Pic du grand Kaori A. ovata, A. lanceolata, A. moorei

Sol ultramafique (RUM)

Sol volcano-sédimentaire (SVS)

N

Montagne des Sources A. ovata

Chute de la Madeleine A. ovata

Col de Yaté A. ovata

Thio (Camp des sapins) A. ovata

Mont Panier A. montana

Goro (base vie) A. lanceolata

Déversoir sud A. lanceolata

Goro A. ovata

Nengoné, Le Trou A. lanceolata

Récoltes Prospections et échantillonnages

3 693 A. ovata de la parcelle d’étude du Mont Dzumac 120 A. ovata hors parcelle 45 A. montana 64 A lanceolata 2 A. moorei

A B

La parcelle d’étude du Mont Dzumac Site d’étude

A : relevés & échantillonnage > 2m et/ou 5 cm de diamètre B : relevés jusqu’aux juvéniles et échantillonnage à 40%

0

100

200

300

400

500

600

700

800

[0.1

5-1[

[2-3

[[4

-5[

[6-7

[[8

-9[

[10-

11[

[12-

13[

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[16-

17[

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19[

[20-

21[

[22-

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37[

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39[

[40-

41[

[42-

43[

[44-

45[

[46-

47[

[48-

49[

[50-

51[

[52-

53[

[54-

55[

[56-

57[

[58-

59[

[60-

61[

[62-

63[

[64-

65[

[66-

67[

[68-

69[

[70-

71[

[72-

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[74-

75[

[76-

77[

[78-

79[

[80-

81[

[82-

83[

[84-

85[

[86-

87[

[88-

89[

[90-

91[

[92-

93[

[94-

95[

[96-

97[

[98-

99[

[101

-102

[[1

03-1

04[

[105

-106

[[1

07-1

08[

[109

-110

[[1

11-1

12[

[113

-114

[[1

15-1

16[

[117

-119

[

Nom

bre

d'in

divi

dus

Classe de diamètre en cm

0

50

100

150

200

250

300

350

[2-1

0[[5

0-60

[[1

00-1

10[

[150

-160

[[2

00-2

10[

[250

-260

[[3

00-3

10[

[350

-360

[[4

00-4

10[

[450

-460

[[5

00-5

10[

[550

-560

[[6

00-6

10[

[650

-660

[[7

00-7

10[

[750

-760

[[8

00-8

10[

[850

-860

[[9

00-9

10[

[950

-960

[[1

000-

1010

[[1

050-

1060

[[1

100-

1110

[[1

150-

1160

[[1

200-

1210

[[1

250-

1260

[[1

300-

1310

[[1

350-

1360

[[1

400-

1410

[[1

450-

1460

[[1

500-

1510

[[1

550-

1560

[[1

600-

1610

[[1

650-

1660

[[1

700-

1710

[[1

750-

1760

[[1

800-

1810

[

Nom

bre

d'in

divi

dus

Classe de taille en cm

individus cassés individus non cassés

Histogrammes des classes de croissance (hauteur, diamètre)

Distribution des effectifs

Histogrammes des classes de croissance (hauteur, diamètre)

Chronologie et événements

0

100

200

300

400

500

600

700

800

[0.1

5-1[

[2-3

[[4

-5[

[6-7

[[8

-9[

[10-

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[20-

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[30-

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[38-

39[

[40-

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57[

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[60-

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[86-

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[90-

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[94-

95[

[96-

97[

[98-

99[

[101

-102

[[1

03-1

04[

[105

-106

[[1

07-1

08[

[109

-110

[[1

11-1

12[

[113

-114

[[1

15-1

16[

[117

-119

[

Nom

bre

d'in

divi

dus

Classe de diamètre en cm

0

50

100

150

200

250

300

350

[2-1

0[[5

0-60

[[1

00-1

10[

[150

-160

[[2

00-2

10[

[250

-260

[[3

00-3

10[

[350

-360

[[4

00-4

10[

[450

-460

[[5

00-5

10[

[550

-560

[[6

00-6

10[

[650

-660

[[7

00-7

10[

[750

-760

[[8

00-8

10[

[850

-860

[[9

00-9

10[

[950

-960

[[1

000-

1010

[[1

050-

1060

[[1

100-

1110

[[1

150-

1160

[[1

200-

1210

[[1

250-

1260

[[1

300-

1310

[[1

350-

1360

[[1

400-

1410

[[1

450-

1460

[[1

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1510

[[1

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1560

[[1

600-

1610

[[1

650-

1660

[[1

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1710

[[1

750-

1760

[[1

800-

1810

[

Nom

bre

d'in

divi

dus

Classe de taille en cm

individus cassés individus non cassés

0

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600

800

1 000

1 200

1 400

1 600

1 800

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 120,0

Taill

e (c

m)

Diamètre au collet (cm)

Maquis strict

MaquisMelaleuca

Maquis HautesFougères

paraforestier

0

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

1 600

1 800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Taill

e (c

m)


Maquis

Maquis -Indv cassé

Forêt

Relations hauteur x diamètre Croissance et milieu

0

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

1 600

1 800

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 120,0

Taill

e (c

m)


Maquis strict

MaquisMelaleuca


paraforestier

Relations hauteur-diamètre en maquis Diversité et structure

0

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

1 600

1 800

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 120,0

Taill

e (c

m)


Maquis strict

MaquisMelaleuca


paraforestier


Diversité : 97,17% dans les sous-populations 2,83% entre les sous-populations

Fst significatifs 2‰ Maquis « fougère » « Melaleuca » Paraforestier

Maquis 0

« fougère » 0,02317 0

« Melaleuca » 0,02946 0,01537 0

Para-forestier 0,01720 0,04395 0,04658 0

0

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

1 600

1 800

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 120,0

Taill

e (c

m)


Maquis strict

MaquisMelaleuca


paraforestier


Fst significatifs 2‰ Maquis « fougère » « Melaleuca » Paraforestier

Maquis 0

« fougère » 0,02317 0

« Melaleuca » 0,02946 0,01537 0

Para-forestier 0,01720 0,04395 0,04658 0

Diversité : 97,17% dans les sous-populations 2,83% entre les sous-populations

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 20 40 60 80 100 120

Haut

eur (

cm)

Diamètres (cm)

collet

DBH

> 1 500 ans

700 à 780 ans

230 à 310 ans

115 à 135 ans

50 à 60 ans

Corrélations hauteur x diamètres et correspondance âge Une histoire qui dure !

0

200

400

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1400

1600

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0 20 40 60 80 100 120

Haut

eur (

cm)

Diamètres (cm)

collet

DBH

> 1 500 ans

700 à 780 ans

230 à 310 ans

115 à 135 ans

50 à 60 ans

Quels diamètres ? Une histoire qui dure !

(Lieubeau et al., 2007)

Distribution des allèles dans le temps (5 locus/88 allèles)

Connectivité fonctionnelle et flux de gènes Ef

fect

ifs

tota

l des

gé

noty

pés

/ cl

asse

1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 3 2 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 2 2 0 2 0 2 0 0 0 1 2 0 0 0 2 1 1 1 5 2 2 7 3 4 2 6 5 3 6 1 2 2 3 3 2 2 3 4 4 2 4 6 2 6 2 5 4 2 6 9 6 4 8 7 16 11 8 12 6 15 8 23 24 14 26 23 16 38 38 42 57 71 9 7 10 7 14 18 37 81 235

131

Effe

ctifs

tou

t m

ilieu

/ cl

asse

(h

ors

HP

juvé

nile

s)

1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 3 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 2 2 1 1 1 5 2 2 7 3 4 2 6 5 3 6 1 2 2 3 3 2 2 3 4 4 2 4 6 2 6 2 5 4 2 6 9 6 4 8 7 16 11 8 12 6 15 8 23 24 14 26 23 16 38 38 42 57 71 8 6 7 2

Effe

ctifs

/

clas

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1 1 3 5 14 18 37 81 235

131

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mul

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llèle

s to

us lo

cus

conf

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s

10 10 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 21 27 29 29 30 30 30 30 31 32 32 34 37 40 43 43 43 43 43 43 43 43 44 44 46 47 47 47 47 47 47 48 48 48 49 49 49 49 49 49 49 50 51 54 55 57 58 58 58 58 58 59 59 61 66 66 66 66 67 67 67 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 69 69 69 69 69 69 69 69 72 72 72 72 72 72 79 79 81 83 83 84 85 85 85 85 85 85 85 86 86 86 86 88 88 88

effe

ctifs

al

lèle

s /

clas

se

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Locu

s 17

4

97

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121

117

119

103

101

123

97 115

103

12

1

113

101

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125

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*

111

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*

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*

*131

*

Locu

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6

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133

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39

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21

125

Locu

s 14

6

126

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129

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4

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3

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147

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10

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110

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108

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4

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*

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*

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150

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s 16

7

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195

179

185

177

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205

181

197

213

169

199

207

179

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171

191

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177

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203

185

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223

189

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207

221

191

199

Clas

se

diam

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66[

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22[

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21[

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19[

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16[

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15[

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14[

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1[

origine maquis relevés maquis *…* : allèle présente qu'une foisorigine forêt relevés forêt en DBH, à changer pour collet

Maq

uis

/ For

êt

0

10

20

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40

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98[

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89[

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88[

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78[

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77[

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57[

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54[

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Effe

ctifs

Classe de diamètre (cm)Effectifs total des génotypés / classe effectifs cumulés allèles tous locus confondus

propre à HP

Connectivité spatiale entre populations

Effe

ctifs

to

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clas

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131

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effe

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al

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125

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133

137

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133

135

141

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125

145

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6

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origine maquis relevés maquis *…* : allèle présente qu'une foisorigine forêt relevés forêt en DBH, à changer pour collet

Maq

uis

/ For

êt

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Effe

ctifs

Classe de diamètre (cm)Effectifs total des génotypés / classe effectifs cumulés allèles tous locus confondus

propre à HP

Connectivité fonctionnelle et flux de gènes

1 2 2 3 3 2 2 3 4 4 2 4 6 2 6 2 5 4 2 6 9 6 4 8 7 16 11 8 12 6 15 8 23 24 14 26 23 16 38 38 42 57 71 9 7 10 7 14 18 37 81 235

1 2 2 3 3 2 2 3 4 4 2 4 6 2 6 2 5 4 2 6 9 6 4 8 7 16 11 8 12 6 15 8 23 24 14 26 23 16 38 38 42 57 71 8 6 7 2

1 1 3 5 14 18 37 81 235

2 7 7 7 7 8 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 10 10 10 10 10 10 10 10 13 13 13 13 13 13 20 20 22 24 24 25 26 26 26 26 26 26 26 27 27 27 27 29 29

2 5 1 1 1 3 7 2 2 1 1 1 2

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125

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3

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30

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*

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110

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*120

*

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203

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Confirmés par recherche de parenté (sur 33 individus de forêt 3 sans lien de parenté)

!

Antériorité maquis (parenté) !

Paternité & parenté Connectivité fonctionnelle et mesure de flux de gènes

Kouaoua

Dzumac

Cote Kwé

Pic du grand Kaori

Sol ultramafique (RUM) Sol volcano-sédimentaire (SVS)

N

Montagne des Sources

14% « orphelins » 6 géniteurs extérieurs

(dont 1 à 64 km)

Connectivité spatiale entre populations

Cycles de successions végétale _ différents habitats…. Connectivité fonctionnelle

Connectivité temporelle forêt-maquis-forêt…



Tâche 5 : Identification des corridors écologiques

Objectifs

Evaluer le degré de connectivité Identifier des corridors écologiques Prioriser les mesures de conservation / restauration

Définitions

« Landscape connectivity is the degree to which the landscape facilitates or impedes movements among patches »

Connectivity is a vital element of landscape structure Taylor et al. (1993) OIKOS

Degré de connectivité ?

Définitions

Du mouvement chez les plantes ? Dispersion du pollen (fécondation) et des diaspores (dissémination) Flux de gènes nécessaire au maintient des populations (consanguinité)

Définitions

Du mouvement chez les plantes ? Dispersion du pollen (fécondation) et des diaspores (dissémination) Flux de gènes nécessaire au maintient des populations (consanguinité)

Définitions

Corridors écologiques ? Structures permettant de faciliter le mouvement (d’améliorer la connectivité) entre les fragments d’habitats (patchs) 3 Grands Types

Patch

Définitions


Continuité d’habitat

Définitions


Patchs d’habitat tremplins (« stepping stones »)

Définitions


Matrice favorable

Méthodes

A B

C D

E

F H I

Forêt

Centroide du fragment

Distance bord à bord les plus proches entre

A et B

G

Centroide du fragment H

A B

C D

E

F H I

Forêt


G

Distance seuil = 100 m

Méthodes


A et B


A B

C D

E

F H I

Forêt


G

Méthodes



A et B


Méthodes



A et B

Mesurer le degré de connectivité du paysage Nombre de groupes de fragments directement ou indirectement interconnectés Nombre de connexions (ou de liens)

100 m 250 m

2 Groupes 7 connections

1 Groupe 10 connections

Le degré de connectivité augmente avec la distance seuil

Méthodes

« quantifier l’importance des fragments forestiers pour le maintient et l’amélioration de la connectivité à l’échelle du paysage »

Méthodes

Fichier vectoriel de l’habitat QGIS

Distances bords à bords

Centroïdes et attributs

(Aire)

Distance seuil (≈ Capacité de

dispersion) Entrées

Méthodes

Fichier vectoriel de l’habitat QGIS

Distances bords à bords

Centroïdes et attributs

(Aire)

Entrées

Matrice uniforme! Distance seuil

(≈ Capacité de dispersion)

Méthodes

Fragments

Paysage

Sorties

Nombre de groupes Nombre de liens

Nombre de liens Importance relative

(…)

Liens Importance relative

Méthodes

Fragments

Paysage

Sorties

Nombre de groupes Nombre de liens

Nombre de liens Importance relative

(…)

Liens Importance relative

Méthode

Importance relative des fragments pour la connectivités à l’échelles du paysage ?

Hortal et Saura (2006), Lanscape Ecology

Fragments supprimés

Dans tous ces exemples perdre B et pire que perdre A

Nombre de connections Nombre de groupes Aires des groupes connectés

Seuil distance = 50 m Seuil distance = 100 m Seuil distance = 200 m

Seuil distance = 500 m Seuil distance = 1000 m Connexion

- + Importance des fragments

forestiers pour la connectivité (BC_IIC)

Résultats

Seuils de distance et variation de l’importance des fragments

Seuil distance = 50 m Seuil distance = 100 m Seuil distance = 200 m

Seuil distance = 500 m Seuil distance = 1000 m Connexion

- + Importance des fragments

forestiers pour la connectivité (BC_IIC)

Résultats


Seuil distance = 500 m Seuil distance = 1000 m

Résultats


Pour un seuil de 500 m, 18 groupes dont 4 groupes importants qui s’interconnectent lorsque l’on augmente le seuil à 1000 m

Seuil distance = 500 m Seuil distance = 1000 m

Résultats



Seuil distance = 1000 m

Résultats



Seuil distance = 500 m

Discussion

Importance de la matrice ?

Discussion


Sortir d’une vision binaire et prendre en

compte la matrice

Discussion

500 m 1000 m


Les maquis para- ou pré- forestier pourraient constituer des corridors écologiques entre les fragments forestier

projet CoRiFOR Caractérisation des connectivités structurelle et fonctionnelle


Conclusions et recommandations

100 ans de perturbations Naturelles (feux, cyclones, changements climatiques) et

Anthropiques (Exploitations forestière et minière)

Etat de la fragmentation ?

Progression des maquis

Début XXème

Forêts et maquis

En 100 ans, une vaste étendue de forêts parsemées ça et là de maquis est devenue à une vaste étendue de maquis parsemés ça et là de forêts

Régression des forêts

Début XXIème

Maquis et forêts

100 ans de perturbations Naturelles (feux, cyclones, changements climatiques) et

Anthropiques (Exploitations forestière et minière)

Etat de la fragmentation ?

Progression des maquis

Début XXème

Forêts et maquis

En 100 ans, une vaste étendue de forêts parsemées ça et là de maquis est devenue à une vaste étendue de maquis parsemés ça et là de forêts

Régression des forêts

Début XXIème

Maquis et forêts

Question majeure

Peut on inverser la tendance ?

Succession écologique La succession écologique, une trajectoire incontournable

• Enrichissement biologique • Enrichissement pédologique • Accroissement hauteur de végétation • Stratification des formes de vie • …

Maquis

Forestier Forêt

Substrat

Temps de conversion

Un changement majeur de structure

Sol

Du Maquis à la forêt ? Un maquis qui évolue en forêt ?

…une hypothèse probable…

• Changement de flore ? (≈ 300 espèces en commun) • Augmentation de la hauteur de végétation ?

H0: Passage par un peuplement « arbre » mono-dominé héliophile apte à s’installer dans les maquis ?

Agathis ovata, Gymnostoma deplancheanum, Arillastrum gummiferum, Codia spp,…

Du Maquis à la forêt ?

Agathis ovata Précurseur ou bloqueur ?

Profil d’une espèce héliophile à vie longue pionnière qui construit une structure forestière

• Plusieurs générations (polymorphisme) • Plusieurs parents (peu de consanguinité) • Connectivité à longue distance ( > 60 kms) • Une population connectée à celle du Grand Sud Grand kaori et Kwé

• Durée de vie très longue (1500-2000 ans) • Tolérance aux feux • Espèce héliophile mais ubiquiste : Dominant dans les maquis ouverts Présence dans les formations para (pré)-forestières, les lisières Rares en forêt

Du Maquis à la forêt ?

Agathis ovata: une espèce pionnière à vie longue Capable de construire une structure forestière ?

Forêt mixte (avec de vieux Agathis)

Maquis Maquis arboré Agathis ovata

Forêt mono-dominées par Agathis

Maquis + Jeunes Agathis

Agathis adultes

Agathis adultes + Angiospermes forestiers

Angiospermes forestiers + Vieux Agathis

Récurrence des Feux: une action inégale • Résistance des jeunes Agathis ovata

• Suppression des jeunes angiospermes

Du Maquis à la forêt ? Une frontière pas étanche

Des formations mixtes

Gymnostomma deplancheanum

Une abondance décroissante « Leader » du groupe 2

Temps de conversion

Formation mono-dominée (Gymnostoma/Codia/Styphelia) e.g. COR061, COR099, COR107,

COR038, COR100, COR097

Formation para-forestière mixte (Gymnostoma/Codia)

(Tamanous, Syzygium, Tristianopsis, Euroschinus) e.g. COR057, COR063, COR003, COR053

Forêt mixte (vieux Gymnostoma/Codia/Styphelia)

e.g. COR010, COR015, COR017, COR020, COR026

Tc = f (enrichissement floristique) Tc = f (distance à la forêt)

Tc = f (connectivité)

COR061 (59 individus, 13 sp) Formation para (pré)-forestière Gymnostoma deplancheanum (39) Codia spatulata (6) Codia discolor (2) Cunonia vieillardii (2) Myodocarpus fraxinifolius (2) Alphitonia neocaledonica (1) Flindersia fournieri (1) Garcinia hennecartii (1) Planchonella wakere (1) Polyscias dioica (1) Rhodamnia andromedoides (1) Stenocarpus trinervis (1) Syzygium macranthum (1)

COR026 (44 individus, 24 sp) Forêt mixte

Codia discolor (4) Agathis lanceolata (3)

Austrobuxus cuneatus (3) Flindersia fournieri (3)

Tabernaemontana cerifera (3) Alphitonia neocaledonica (2)

Cryptocarya gracilis (2) Cunonia balansae (2)

Gastrolepis austrocaledonica (2) Montrouziera sphaeroidea (2)

Myrsine ovicarpa (2) Ochrosia balansae var. balansae (2)

Planchonella endlicheri (2) Stenocarpus trinervis (2)

Apodytes clusiifolia (1) Cerberiopsis candelabra (1) Cryptocarya guillauminii (1)

Cryptocarya odorata (1) Elaeocarpus brachypodus (1)

Gymnostoma deplancheanum (1) Ilex sebertii (1)

Sparattosyce dioica (1) Spiraeanthemum meridionale (1)

Styphelia cymbulae (1)

Temps de conversion et distance à la forêt

Si d’un point de vue floristique et structural les lisières et les formations para-forestiers sont indiscernables

Tc +++ Tc ---

…leur temps de conversion en forêt est distinct Plus la distance est faible, plus le temps de conversion est faible

Le coût de conversion des lisières en forêt est plus faible

Effets de la fragmentation ? Le temps de conversion, une histoire de distances et de probabilités Si la nature de la matrice diffère nettement de l’habitat Application de la théorie de la biogéographie des îles

Aire

Forêt Réservoir d’espèces

(continent)

Fragment (île)

Rt+1 = Rt + immigrations – extinctions = f(Aire, Distance)

extinctions

Les lisières et cœurs forestiers= même dynamique

Progression L'ensemble forêt / lisière

progresse

Une frontière naturelle qui progresse

Régression L'ensemble forêt / lisière

régresse

Une frontière entre deux milieux

Forêt

Lisière

Conclusions

On constate :

• la taille de ces fragments influe leur richesse • la richesse est liée à la proportion d’espèces zoochores • l’augmentation de cette richesse dépend de l’attractivité de milieu

vis-à-vis des animaux • Les changements de composition floristique sont graduels • Autant de modèles de connectivité que de modèles de dispersion • deux types majeurs de connectivité (tremplin, matrice) • La transformation maquis / forêts est possible notamment via les

formations para(pré)-forestières • Connectivité élevée mesurée entre les populations fragmentées

d’une espèce héliophile d’Agathis ovata

Les fragments forestiers reliques forment la « mère » indispensables pour inverser le phénomène

Recommandations majeures

On recommande de • Recréer les grands ensembles forestiers historiques (en favorisant la

reconnexion entre les fragments forestiers par restauration passive et active)

• Limiter les effets de bords (qui affectent la composition et la richesse des forêts)

• Sortir d'une vision binaire et statique « forêt » / « non-forêt » (dont la limite est impossible à établir sur des critères floristiques. Une superclasse « formation arborée », prenant en compte les forêts du présent et celles du futur est plus pertinente )

• Passer d'une vision forêt centrée à une vision paysagère (La valeur d'un fragment forestier, d'un maquis para-forestier, d'un maquis ligno-herbacé ou même d'un sol nu dépend de sa position dans le paysage et de sa potentielle trajectoire de succession)

• Favoriser la recolonisation naturelle (en incluant les formations arborées situées en périphérie des fragments forestiers dans les plans de gestion)

• Évaluer l’importance de la matrice de végétation (dans la connectivité entre les fragments forestiers, notamment celle de type para (pré)-forestiers)

Comment inverser le phénomène ?

…en favorisant l’expansion des forêts

Peut-être compléter les dispositions relatifs à la protection des forêts en province Sud dans le code de l’environnement (avril 2016)

1) Qui conduit à une définition des forêts denses humides sempervirentes

Recommandations écologiques

Recommandations écologiques 2) Et aussi une demande (aux scientifiques) de méthodes pour délimiter de manière

précise, impartiale et reproductible des forêts denses humides sempervirentes sur le terrain et à grande échelle

Télédétection : Délimitation acceptable des maquis vs formations arborées Distinction peu résolue des sous-unités (forêts, para(ou pré)-forestier) Composition floristique : Délimitation acceptable des maquis vs formations arborées Distinction peu résolue des sous-unités (forêts, para(ou pré)-forestier)

Quelle stratégie ? Expansion ou conservation ?

Réponse 1: Conservation • Les forêts d’aujourd’hui (Gp1) ?

Réponse 2: Expansion • Les formations arborées à forte

probabilité de conversion rapide en forêt

Recommandations écologiques Réponse 2: Expansion Conserver toutes les formations arborées ?

OUI Idéalement Protection totale Supprimer les passages de feux Aucun défrichage Enrichir toutes les formations

NON Stratégiquement Minimiser le temps de conversion Protection absolue des lisières Protection absolue des grand ensembles connectés

Recommandations écologiques Une stratégie de gestion intégrée dans le temps et dans l’espace

1. Conserver et renforcer les grands ensembles déjà connectés

2. Protéger et renforcer les corridors entre ces grands ensembles

3. Lutter contre les feux dans le maquis 4. Conserver les formations arborées, incluant

les forêts du présent et celles du futur

Quand inverser le phénomène ?

Une question de temps

Discussion

Une question de temps ?

La dette d’extinction est-elle entièrement payée

Kuussaari et al. (2009), TREE

Discussion & Perspectives Ampleur et temps de relaxation de la dette ? • Fragmentation élevée Forte dette d’extinction • Longue durée de vie Temps de relaxation élevé • Fragmentation récente (début fin XXème) Effet non-observé ?

Evaluer l’effet de l’isolation et de la connectivité ? • Etudier les processus (pollinisation, dispersion, recrutement) • Etudier des organismes à cycle de vie plus court (plantes

annuelles, insectes…) • Etudier la parenté génétique au sein de chaque population

PROJET DYNAMIC DYNAMIQUE DE LA FRAGMENTATION DES NOYAUX

DE FORÊT HUMIDE SUR SOLS ULTRAMAFIQUES EN CALÉDONIE

Marc Despinoy Morgan Mangeas

1

• Objectifs : • Suivi diachronique permettant de connaître l'état de la

fragmentation structurelle dans le temps et ainsi mettre en évidence les évolutions dans les unités de paysage.

• Liens avec Corifor : • Elaboration d’un critère probabilisé c∈[0,1]

0 sol nu 1 cœur de forêt En exploitant une méthodologie proche de celle de Corifor, robuste aux changements de résolution et de radiométrie entre deux dates et avec calcul de l’imprécision

• Détection des évolutions des patchs forestiers et des zones intermédiaires en utilisant la donnée Corifor + deux autres images

• Indicateur des modifications des connectivités structurelles

2

Valeurs graduelles entre Non Forêt (0) et Forêt (1)

Images d'origine (Corr. Atmosph. - Orthorectifiées)

Histogrammes identiques ; 0,50m de résolution spatiale

2004 2012 2014

2004cm 2012cm 2014cm

Gradient 2004

Gradient 2012

Gradient 2014

1. Normalisation spatiale et radiométrique

2. Auto-corrélation spatiale (gradient forêt / non forêt)

4. Connectivité

3. Différences

• Masque nuage • Emprise identique aux 3 images • Normalisation radiométrique sur végétation et autre

(régression par canal) : image 2004 référente

• Sous-échantillonnage (étalement dynamique NDVI) • Sans nuages ; avec sols • Couche Forêt / non Forêt (Corifor) • Classification (SVM) –Echantillonnage SVM par LUT

• Différences mathématiques 2 à 2 (2004 - 2012 ; 2004 -2014 ; 2012 – 2014)

• Échantillonnage • Scénarii connectivités par Grainscape (langage « R »)

Diagramme des tâches

• Modèle SVM calibré avec production d’un critère de présence d’une unité forestière probabilisé (gradient entre 0 et 1)

• Cartes des différences de gradient • Validation du modèle en estimant la

cohérence entre les résultats de 2004, 2012 et 2014

• Vérification terrain (transects) • Connectivité

4

5

6

Moyenne = 0,23 Moyenne = 0,85

=> Robustesse de la méthode

Image

Probabilité

0,8

0,23 0,2

2012 2014 2004

Documents

Déroulement 36 mois / 2013-2016