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laboratoire LERFoB

Géomatique

Usage de la géomatique en écologie forestière

La géomatique regroupe l'ensemble des outils et méthodes permettant de collecter, gérer, analyser et représenter des informations géographiques. De nombreuses disciplines sont concernées, incluant la topométrie, la cartographie, la télédétection, la photogrammétrie, les Systèmes d'Informations Géographiques (SIG), ou les systèmes de géolocalisation par satellite comme le GPS, ...

Ces outils sont mis en œuvre au sein de l'équipe écologie forestière dans le cadre des activités d'enseignement, de recherche, et de développement. Sont tout particulièrement utilisés le GPS et les Systèmes d’Informations Géographiques (SIG). Combinés à des outils d’analyse spatiale et de modélisation, ils sont principalement appropriés pour l’étude de l’écologie des espèces ou des communautés, la détermination de leur vulnérabilité face au changement de climat, et la gestion des forêts et des milieux naturels.

Modélisation du rayonnement solaire dans les préalpes

©LERFoB

 Utilisation des outils de la géomatique

Recherche

Développement -Enseignement :

 Cartographie de l’occupation du sol

Orthorectification, photointerprétation, levés GPS

Occupation du sol actuelle ou ancienne : nature, stades dynamiques, structure, usage

-Types de peuplements forestiers (essences, structure), habitats naturels

 Création de plans d’échantillonnage

Répartition des placettes de terrain à inventorier selon des gradients écologiques (échantillonnage stratifié)

-Inventaire des stations, des peuplements forestiers ou des milieux naturels (échantillonnage souvent systématique)

Cartographie des conditions écologiques

Calcul et cartographie à fine résolution spatiale d’indices :

-topographiques (position sur versant, flux latéraux en eau, …)

-climatiques (rayonnement solaire, températures, bilan hydrique, …)
-édaphiques (pH, C/N, S/T, Réserve Utile, Déficit en eau, …)
-de structure du paysage (hétérogénéité, distances de dissémination, …)
-cartes prédictives des stations forestières

-Extraction d’informations en vue de caractériser l’écologie de placettes de terrain

-Cartographie à fine résolution spatiale des conditions stationnelles à partir de cartes prédictives décrivant la topographie, le sol et le climat

Détermination des potentialités forestières

-Modélisation et cartographie de la distribution des principales espèces végétales

-Modélisation et cartographie de  la productivité et de la mortalité  potentielle des principales essences forestières
-Évaluation de l’impact potentiel du changement climatique sur la distribution, la productivité, et la mortalité des espèces.

-Optimisation des tracés de dessertes forestières

-Choix des essences adaptées aux conditions écologiques actuelles et futures

-Caractérisation de la vulnérabilité des peuplements existants au changement global

-Réalisation de catalogues de stations dynamiques intégrant les changements de climat en cours

Dans le cadre de l’enseignement, une formation initiale en géomatique appliquée à la gestion des milieux naturels est dispensée aux étudiants d'AgroParisTech et au mastère en sciences forestières (FNS), qui utilisent ces connaissances lors de projets de terrain. Un approfondissement sur le SIG et l'utilisation appliquée des modèles numériques est réalisé pour les quatre Domaines d'Approfondissement (DA) de la 3ème année d'AgroParistech présents sur Nancy et pour le master international "European Forestry". Ainsi, la plupart des exercices de terrain des formations sur la forêt et les milieux naturels réalisés au centre de Nancy contiennent une dimension géomatique tant dans la préparation que dans l’analyse des données de terrain. D’un point de vue matériel et logiciel, tous les postes du centre AgroParistech de Nancy sont équipés de logiciels SIG et GPS nécessaires. La mise en place au sein de l'équipe d’une salle de géomatique dotée de stations de travail puissantes et de serveurs avec une grosse capacité de stockage permet d’accueillir plusieurs étudiants ou chercheurs simultanément et de réaliser de gros calculs (utilisation des logiciels ArcGis, Erdas Imagine, Pathfinder Office, Terrasync, ...)

En recherche, le SIG est utilisé pour modéliser et produire des cartes numériques des principaux facteurs écologiques ayant une action sur les plantes (liés au climat, à la richesse chimique ou à la capacité de rétention en eau des sols). Ces cartes numériques sont élaborées de façon analytique (carte du pH, carte du rayonnement solaire, etc ...) ou synthétique sous forme de carte prédictive des stations forestières, à des résolutions variant entre le kilomètre et le pas de 50 mètres. Les indices ainsi produits sont ensuite utilisés pour modéliser et cartographier les surfaces favorables aux principales essences présentes en France. Ils sont également utilisés dans de nombreuses études visant à évaluer la croissance des arbres, à cartographier les habitats, à caractériser la sensibilité de la ressource aux changements globaux et à prévoir les changements à venir. Toutes les données à composante spatiale créées dans le cadre de nos recherches sont archivées dans une base de donnée interne au laboratoire nommée Digitalis. Certaines données de cette base sont gratuitement mises à disposition de tous via le portail SILVAE.

cartographie des conditions de milieu favorable au hêtre sur la France

©LERFoB

Les outils issus de ces recherches donnent également lieu à de nombreuses  actions de développement en lien avec les gestionnaires. La réalisation de cartes numériques à fine résolution spatiale (pixels de quelques dizaines de mètres) permet de créer des outils pouvant être utilisés à des échelles compatibles avec les besoins des gestionnaires. Il est ainsi possible de réaliser certaines cartes de facteurs écologiques qui prennent en compte des variations assez locales de sol ou de topographie. Elles permettent d'affiner la cartographie de la distribution, de la croissance, ou de l'état de santé des essences. En collaboration avec différents organismes (ONF, CRPF, ...), le LERFoB contribue à la création de ces outils, ainsi qu'à l'évaluation de leur qualité et de leurs limites.