cartographie et modélisation des changements...

UMR 5602 CNRS

Université de Toulouse

MASTER 2

Mention Géographie et Aménagement Spécialité Géographie de l’Environnement et

du Paysage Parcours Modélisation des trajectoires spatio-

temporelles

Rapport de stage

Cartographie et modélisation des

changements d’occupation des sols dans le Haut-Vicdessos

1942-2008

VIGNEAU Christelle Sous la direction de : Thomas HOUET

Soutenu le 10 Septembre 2013

Université de Toulouse

MASTER 2

Mention Géographie et Aménagement Spécialité Géographie de l’Environnement et

du Paysage Parcours Modélisation des trajectoires spatio-

temporelles

Rapport de stage

Cartographie et modélisation des

changements d’occupation des sols dans le Haut-Vicdessos

1942-2008

VIGNEAU Christelle Sous la direction de : Thomas HOUET

Soutenu le 10 Septembre 2013

1

Résumé/abstract Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet de recherche MODE RESPYR. Il s’intéresse au

phénomène de fermeture des paysages des montagnes Pyrénéennes entre 1942 et 2008 en étudiant

le cas de la vallée du Haut-Vicdessos. Le premier objectif du travail est de mettre à jour la base de

données des cartes d’occupation du sol en réalisant celle de 2008. Cette cartographie a été réalisé à

partir d’une classification orientée objet couplée à une démarche de photo-interprétation d’images

aéroportées infra-rouge. Le second objectif est de réaliser une analyse statistique des dynamiques de

changements (en termes de quantification, de localisation et de caractérisation des types de

changements) survenus entre 1942 et 2008 (1942, 1962, 1983, 2003 et 2008). Et enfin, nous

intégrons au travail une phase de modélisation prospective, en utilisant un modèle de simulation

spatiale de type automate cellulaire (Lange Change Modeler dans IDRISI) afin de produire des

scénarios prospectifs spatialisés de l’occupation du sol de la vallée du Haut-Vicdessos suivant six

hypothèses à l’horizon 2080. Cette approche permettra de mettre en lumière l’influence de

l’agropastoralisme sur le paysage et donne des pistes sur les stratégies à adopter pour une gestion

durable de la vallée. Cependant le modèle a montré certaines limites quant à sa capacité à simuler

les processus entraînant la fermeture du paysage. Trois scénarios se basent sur une évolution de la

fermeture à partir de facteurs biogéographiques (une hypothèse basse, une hypothèse haute et une

hypothèse très haute). Deux autres scénarios tiennent compte des modes d’usage des sols

exclusivement lié à l’agropastoralisme: un prévoit une évolution tendancielle des estives, un second

prévoit une gestion différenciée. Les hypothèses visant une évolution haute ou basse, sont croisées

avec ces derniers. Les résultats de cette étude nous indiquent que le gain en forêt peut atteindre

jusqu’à 2200 ha d’ici 2080. L’application d’une hypothèse de gestion agro-pastorale entraîne un

maintien d’un paysage d’estives de versant ouvert et une nette fermeture des fonds de vallée

accompagnée d’une remontée en altitude de la limite supra-forestière.

This work joining within the framework of the research project MODE RESPYR focuses on the

landscape enclosure in the Pyrenees between 1942 and 2008 by studying the example of the Haut-

Vicdessos valley. One objective of this work is to update the database of the land use maps by

achieving the map of 2008, based on an oriented object classification in conjunction with a photo-

interpretation of airborne infra-red image. The second goal is to conduct statistical analysis to

characterize the magnitude, the direction and the dynamic of the land use and land cover changes

(LULCC) happened between 1942 and 2008 (1942, 1962,1983,2003,2008). Lastly we include in this

work a space simulation model type cellular automaton (Land Change Modeler in IDRISI) to product

spatialized forecast scenarios of the land use in Haut-Vicdessos valley based on six hypotheses in the

horizon 2080. This approach will highlight the influence of agro pastoralism on landscapes. However

the model has shown some limitations to simulate processes behind the landscape enclosure. Three

basis scenarios plan an enclosure only due to biogeographical factors (low hypothesis, high

hypothesis and very high hypothesis). Two other scenarios are based on the land use exclusively

linked to agro-pastoralism: one expects the trend of mountain pastures and a second expects

adapted management. The low and high hypotheses will be crossed with the two last scenarios.

Results show woodlands increase can reach 2200 hectares by 2080. Application of an agro-pastoral

management keeps an open landscape in hillsides mountain pastures and generates a clear

encroachment in the valley bottom in conjunction with a climbing in higher altitudes of tree line.

3

Remerciements

Je tiens à remercier l’équipe du laboratoire GEODE m’ayant accueilli pour ce stage. Et plus

particulièrement M. Thomas Houet, encadrant de mon travail, pour sa constante disponibilité et ce

même en période de vacances. Pour ses conseils et astuces quant au fonctionnement des logiciels

utilisés. Grâce à cela le logiciel e-Cognition qui me paraissait immaitrisable au début de mon stage

ne m’effraie plus comme durant les cours portant dessus pendant l’année. Son investissement et ses

encouragements m’ont permis de réaliser ce travail dans les meilleures conditions possibles.

Je remercie également M Hugues Barcet, ingénieur au laboratoire GEODE, pour ces dépannages

informatiques et ses conseils relatifs à ArcGIS. Merci également à Laure Vacquié, doctorante au

GEODE pour les informations et corrections apportées durant l’étude des indicateurs de

changements.

Je remercie enfin toutes les personnes, mes amis et ma famille, m’ayant entouré et relu durant la

rédaction de ce rapport.

4

Liste des abréviations AR : Accuracy Rate

BD: base de données

CLC : Corine Land Cover

CNRS : Centre Nationale de la Recherche Scientifique

GEODE : GEOgraphie De l’Environnement

IFEN : Institut Français de l’ENvironnement

IFN : Institut Forestier National

IGN : Institut Géographique National

LCM : Land Change Modeler

MLP : Multi Layer Perceptron

MNT : Modèle Numérique de Terrain

MODE RESPYR : Modélisation rétrospective et prospective des changements d’occupation des sols

dans les Pyrénées

OHM : Observatoire Homme Milieu

5

Sommaire Résumé/abstract ...................................................................................................................................................... 1

Liste des abréviations .............................................................................................................................................. 4

1. Introduction ................................................................................................................................................... 6

2. Méthodologie .............................................................................................................................................. 10

2.1. Présentation des données .............................................................................................................................. 10

2.2. Le découpage de la zone .............................................................................................................................. 12

2.3. Approche méthodologique ........................................................................................................................... 15

2.4. Modèle : présentation ................................................................................................................................... 19

3. Analyse des changements .......................................................................................................................... 25

3.1. Occupation du sol du site d’étude ................................................................................................................ 25

3.2. Fermeture : combien, quelle vitesse, comment ............................................................................................ 30

4. Modélisation prospective ............................................................................................................................. 36

4.1. Evaluation des facteurs ................................................................................................................................. 36

4.2. Scénarios des cartes prospectives d’occupation du sol en 2078 ................................................................... 46

4.3. Analyse des cartes prospective ..................................................................................................................... 48

5. Discussion .................................................................................................................................................... 52

5.1. Fonctionnement du modèle .......................................................................................................................... 52

5.2. Solutions envisagées .................................................................................................................................... 52

5.3. Nouvelles cartes prospectives....................................................................................................................... 53

5.4. Résultats des différents scénarios ................................................................................................................. 57

6. Conclusion .................................................................................................................................................... 58

Bibliographie ......................................................................................................................................................... 59

Table des matières ................................................................................................................................................. 62

Liste des tableaux .................................................................................................................................................. 64

Liste des figures .................................................................................................................................................... 65

Liste des annexes .................................................................................................................................................. 66

Annexes ................................................................................................................................................................ 67

1 . Introduction

6

1. Introduction

Contexte général:

L’étude de l’évolution de l’occupation du sol est une entrée privilégiée dans l’étude des

interactions entre l’Homme et son milieu. En effet les paysages conservent une mémoire des

activités humaines. Dans le cas présent la vallée du Vicdessos possède des traces des sociétés et de

leurs pratiques industrielles, agro-pastorales et forestières. Les études menées sur les versants

Pyrénéens ont permis de détecter un reboisement effectif depuis le siècle dernier. Celui-ci est à

l’origine d’une fermeture des paysages. Ces changements s’effectuent de manière rapide (Galop et

al 2011).

Le travail réalisé au cours de ce stage a conduit à l’analyse de l’occupation du sol de la

vallée du Vicdessos. Cette vallée Ariégeoise, ayant connu une forte pression agro-pastorale au XIXe

siècle, est aujourd’hui en plein processus de fermeture du paysage. Le travail présenté ici va

permettre une meilleure connaissance des dynamiques de fermeture en quantifiant les changements

survenus dans la vallée entre 1942 et 2008, analyse complétée par une approche prospective à

travers des cartes d’occupation du sol à l’horizon 2080.

Figure 1 : localisation du site d’étude de l’OHM Haut-Vicdessos

1

contexte scientifique et géographique :

La vallée du Vicdessos est un des sites de l’Observatoire des relations « Hommes-Milieux »

du CNRS. Elle fait l’objet de nombreux travaux universitaires et projets de recherche. Etudiée

depuis vingt ans (Davasse et al 2011), les recherches menées portent sur plusieurs périodes.

Certaines études s’intéressent à caractériser les états-paysagers : l’état paysager correspond à un

agencement particulier de formes perceptibles comprises comme le résultat de processus socio-

écologiques achevés et en cours. En ce sens chaque état paysager a une dimension à la fois

temporelle et spatiale (Davasse 2006), qui se sont succédés dans la vallée depuis le Néolithique

jusqu’au XIXe siècle (Lagadeuc et Chernokian 2009).

D’autres recherches se penchent sur les changements paysagers survenus au XXe siècle afin

de pouvoir développer une approche durable de la gestion des paysages de la vallée. L’étude des

1Source : ohm-inee.cnrs.fr

1 . Introduction

7

changements passés et de leurs causes permet une meilleure compréhension des conséquences de la

gestion actuelle du territoire. Pour mieux appréhender le futur il est nécessaire de mieux connaître

le passé.

Le travail présenté ici s’inscrit dans cette seconde approche, la période étudiée se situe

entre 1942 et 2008.

Le travail mené dans le cadre du stage s’inscrit dans un projet ANR Jeune Chercheur MODE

RESPYR (Modélisation Rétrospective et prospective des changements d’occupation des sols dans les

Pyrénées) et dans le cadre des recherches menées par l’OHM Haut-Vicdessos.

Il existe aujourd’hui sept Observatoires Hommes-Milieux dans le monde, dont quatre en

France (Vallée du Rhône, Haut-Vicdessos, Bassin Minier de Provence et Littoral Méditerranéen), un

au Portugal, un au Sénégal et le dernier en Guyane Française.

Les OHM ont pour but

l’étude, avec une approche

pluridisciplinaire, de zones qui ont

été fortement influencées et

impactées par l’Homme. Ils sont

organisés autour d’un fait,

anthropique ou non, à très forte

capacité de structuration

économique et sociale et à très fort

impact environnemental, qu’un

évènement vient profondément

bouleverser (Lagadeuc et

Chernokian 2009). L’OHM Haut-

Vicdessos crée en Mars 2009, dirigé

par Didier GALOP, s’intéresse aux

relations Homme Milieux sur le

territoire de la vallée du Vicdessos.

La zone concernée de la vallée

situées jusqu’à 3000 mètres

d’altitude.

Ce territoire présente un

fort intérêt dans l’illustration des

interactions Homme/Milieux grâce à

son histoire particulière. En effet,

la vallée a subi une forte pression

agro-pastorale atteignant son

sommet au XIXe siècle avant de

subir les conséquences d’un exode

rural couplé à un abandon de ces

pratiques agro-pastorales. Ce

rapide déclin s’est accompagné d’un reboisement massif des anciennes zones cultivées et pâturées.

Cette vallée a aussi un lourd passé lié à l’industrie minière et métallurgique. La métallurgie à la

« Catalane » a longtemps été moteur de l’économie de la vallée avant de subir elle aussi un déclin à

partir de la seconde moitié du XIXe siècle pour disparaître au XXe siècle. Elle laisse place à

l’industrie de l’aluminium qui est abandonné au début du XXIe siècle.

Ancienne vallée portée par l’industrie et l’agro-pastoralisme, le Vicdessos aujourd’hui

territoire au dynamisme en déclin, entame une reconversion dans le tourisme avec notamment la

station sport nature de Montcalm. La zone sur laquelle le travail d’analyse des changements et de

modélisation prospective s’est porté ne correspond pas à l’ensemble du site de l’OHM Haut-

Vicdessos (cf. figure 2). En effet les données disponibles ayant contribué à la réalisation des cartes

Figure 2: site de l'OHM et site étudié

1 . Introduction

8

d’occupation et d’usage du sol existantes ne couvrent pas la même surface pour toutes les dates. Le

travail d’analyse a donc été réalisé sur la portion commune aux dates étudiées. La zone finale sur

laquelle les analyses ont été effectuées représente à peu près 180km² sur les 350km² qui

constituent le site de l’OHM Haut-Vicdessos.

Dans la zone étudiée les altitudes sont comprises entre 685 mètres en fond de vallée proche d’Auzat

et 3120 mètres en zone d’altitude au Sud-Ouest de la vallée. D’une manière générale les zones

situées à plus de 2000 mètres se trouvent dans les zones d’altitude situées au Sud-Ouest et au Sud-

Est de la vallée. Les zones d’altitude situées au Nord de la vallée n’excèdent pas 1900 mètres (cf.

fig.4).

Dans son ensemble la vallée du Vicdessos est représentative des conditions climatiques et

des populations végétales rencontrées dans les Pyrénées Centrales. Le climat que l’on trouve dans

la vallée est subocéanique avec une forte influence du climat Méditerranéen montagnard. Cette

influence est due à la présence d’une crête délimitant le site à l’Ouest et étant la zone de

démarcation entre influences océaniques et influences Méditerranéennes. Les précipitations

moyennes annuelles sont de l’ordre de 100 à 150cm et l’amplitude thermique est comprise entre 13

et 14°C.

Les zones situées à plus de 2000 mètres d’altitude présentent des caractéristiques

différentes avec des précipitions annuelles plus élevées de l’ordre de 150 à 200cm. Ces zones

répondent aux caractéristiques d’un climat océanique froid. Ceci correspond donc aux zones

d’altitude situées au Sud-Ouest et Sud-Est de la vallée.Le Nord de la vallée présente un relief moins

accentué avec des pentes plus douces et des altitudes moins élevées, le Sud correspond d’avantage

à un relief montagneux.

Problématique :

La vallée du Vicdessos est en plein processus d’afforestation consécutif à l’abandon de

l’agro-pastoralisme. Ces changements sont visibles à l’œil nus en étudiant les photographies

aériennes et les cartes d’occupation du sol anciennes et récentes. Cependant la dynamique de

fermeture n’est pas la même sur l’ensemble de la vallée, en effet, les zones d’altitude, de versant

et de fond de vallée n’évoluent pas de la même manière en même temps.

Le travail présenté ici propose une approche différenciée des différentes zones de la vallée afin

d’étudier leur dynamique respective.

Le paysage de la vallée est le résultat d’un abandon massif des pratiques agro-pastorales. A

l’époque de cette déprise les conséquences n’avaient pas été envisagées.

Nous présenterons ici une approche prospective visant à une meilleure compréhension de l’impact

de l’agro-pastoralisme sur le paysage.

Méthodologie :

(1)-réaliser une carte d’occupation et d’usage du sol de la vallée d’après une image infra-

rouge du site pour l’année 2008 afin de compléter la base de données existante (cartographies de

1942, 1953, 1962, 1976, 1983, 1993 et 2003).

(2)-réaliser les analyses de changements des occupations et usages du sol à partir des cartes

précédentes. Le but est de qualifier et quantifier ces changements.

(3)-utilisation du modèle LCM d’IDRISI (Land Change Modeler) pour modéliser les

changements d’occupation et d’usage du sol entre 1983 et 2008 afin d’aboutir à une modélisation

prospective de ces changements sur le site. Le travail de modélisation prospective a pour but de

réaliser différentes cartes d’occupation du sol à l’horizon 2080. Ce travail permet de modéliser

l’évolution possible du sol suivant différents modes de gestion agro-pastorale. La vallée du

Vicdessos ayant connu une forte pression agro-pastorale puis un abandon de ces pratiques

conduisant à une fermeture du paysage, il est intéressant d’avoir une vision à long terme de son

évolution afin d’accompagner les acteurs concernés dans leur prise de décision. Cette vision

1 . Introduction

9

prospective couplée à plusieurs scénarios permet à la fois une meilleure gestion du territoire

suivant les objectifs que l’on se fixe à long terme (rétablir un paysage agro-pastoral ouvert,

préservation des zones fermées de forêts) et cela permet aussi d’anticiper les conséquences des

décisions actuelles sur le paysage futur (aucune politique de gestion, la préservation de toutes les

zones d’estives ou de quelques-unes). Le résultat du travail de prospective peut être utilisé de deux

manières : vouloir atteindre un résultat précis ou savoir à quel résultat mèneront telles ou telles

pratiques.

Ce travail se structure en trois parties. Premièrement nous aborderons la méthodologie

employée au cours de ce travail, puis nous nous intéresserons aux analyses de changements et nous

finirons avec le modèle et son application à des scénarios futurs potentiels.

2 . Méthodologie

10

2. Méthodologie 2.1. Présentation des données

2.1.1. Les différentes dates Le travail d’analyse des changements a pu s’effectuer grâce à l’utilisation de cartes

d’occupation du sol de la vallée du Vicdessos issues de précédents travaux (Albespy et al 2010,

Monnier 2010, Vacquié 2010, Ribière 2011). Pour l’analyse des changements il a été choisi de

travailler avec un pas de temps de 20 ans (1942, 1962, 1983,2003) puis d’ajouter la date de 2008

afin de détecter les changements récents et pouvoir confirmer ou non une accélération de

l’afforestation pour cette période.

Ci-dessous un tableau synthétisant les cartes d’occupation du sol utilisées et leurs auteurs :

Référence année

Ribière, 2011 1942

Albespy et al, 2010 1962

Vacquié, 2010 1983

Ribière, 2011 2003

Vigneau, 2013 (ce rapport) 2008

Tableau 1: cartes d’occupation du sol et leurs auteurs

Les données descriptives des différentes images utilisées pour la réalisation de ces cartes

sont détaillées dans l’article de Houet et al. (2012).

La cartographie des types d’occupation du sol de 2008 a été réalisée en se basant sur la

classification de 2003 (Ribière, 2011), ainsi que sur d’autres données telles que :

-les données Corine Land Cover 2006 à 25 mètres, téléchargées sur le site de l’IFEN (Institut

Français de l’Environnement)

-la BD forêt de l’IGN (Institut Géographique National) de 2006, consultable sur le site de l’IFN

(Institut Forestier National), où la nomenclature plus détaillée que le CLC06 (distinction des

essences)

-le Géoportail, afin d’avoir une meilleure visibilité et une meilleure qualité de zoom

-GoogleEarth afin d’ajouter une troisième dimension, utile pour distinguer les reliefs ou les zones

d’ombre

2 . Méthodologie

11

2.1.2. La nomenclature utilisée

Figure 3: légende utilisée pour la classification de 2008

La nomenclature utilisée lors de la classification de la carte de 2008 reprend celle mise en

place pour les années précédentes.

Certains types d’occupation du sol reflétant une activité agro-pastorale ont cependant

disparus en 2008. Les bas vacants et les prairies de fauche ont disparus. Les cultures en terrasses,

cultures et prairies de fond de vallée et cultures et prairies de zones intermédiaires ont été

regroupé sous une unique catégorie, cultures. Cette agrégation s’est faite en constatant la quasi

disparition des cultures en terrasses ainsi que des cultures et prairies de zones intermédiaires. En

2008 les seules activités agricoles notables se situent en fond de vallée.

Les différentes catégories de zones boisées sont restées les mêmes depuis la classification

de 1942.

La catégorie des aménagements regroupent toutes les perturbations anthropiques qui ne

sont pas à proprement parlé de l’urbanisation (zones de travaux, barrage…).

Pour finir, la différenciation pelouse lande et pelouse rocheuse s’effectue au regard de la

surface minérale présente dans la zone de pelouse. Si la végétation recouvre totalement le substrat

elle sera classée en pelouse lande, si on note la présence de surface minérale (rochers, éboulis…),

la zone sera classée en pelouse rocheuse.

2 . Méthodologie

12

2.2. Le découpage de la zone

Le site d’étude étant une vallée de montagne elle est composée de différentes zones

d’usage aux caractéristiques spécifiques. Afin que l’analyse de l’évolution de l’occupation du sol

soit la plus pertinente possible vis-à-vis des modes d’usages (estives, fonds de vallées, etc.), des

zones ont été définies et étudiées indépendamment les unes des autres. Trois zones ont été définies

(Houet et al. 2012) : la zone d’altitude, la zone de versants et la zone de fond de vallée. La

discrimination des trois zones se base sur leurs usages agro-pastoraux. Ces usages sont tributaires de

la végétation présente, l’altitude, les pentes, l’exposition au soleil… La délimitation des zones

présentées par Houet et al. (2012) et reprise pour cette étude, se base sur la carte d’occupation et

d’usage du sol de 1942, date pour laquelle le degré d’usage agro-pastoral est supposé le plus fort

comparativement aux autres dates.

Tableau 2: critères ayant servis à la distinction des zones d'altitude, de versants et de fond de vallée

2

Les deux cartes suivantes présentent les pentes (degrés) et altitudes (m) du site étudié.

Concernant les altitudes, on observe que la zone de fond de vallée se situe en majorité au-

dessous de 1000 mètres, l’altitude la plus élevée que l’on y trouve est à 1322 mètres.

Les zones de versant se répartissent entre 680 et 1700 mètres, les zones d’altitude quant à

elles vont jusqu’à 3000 mètres.

On remarque des pentes faibles dans la zone de fond de vallée, comprises pour la plupart en

0 et 10°.

Les zones de versants connaissant des pentes plus fortes allant jusqu’à 65°. Les zones

d’altitude ont des pentes élevées au Sud de la vallée où elles atteignent 70°.

2 in Houet et al. 2012

2 . Méthodologie

13

Figure 4 : altitudes des zones

14

Figure 5: pentes des zones

2 . Méthodologie

15

2.3. Approche méthodologique La méthodologie repose sur plusieurs étapes : (1) réalisation de la carte d’occupation du sol de

2008, (2) correction des cartes d’occupation du sol avant de pouvoir effectuer les analyses de

changements, (3) utilisation du modèle de simulation couplé à différents scénarios. Cette dernière

étape ne sera pas développée dans ici mais dans la partie 2.4.2, consacrée spécifiquement au

modèle LCM (Land Change Modeler) où nous aborderons son paramétrage, sa calibration, etc…

2.3.1. Réalisation de la carte d’occupation du sol de 2008 La réalisation de la carte d’occupation du sol de 2008 s’est effectuée en reprenant la même

démarche méthodologique que celle mobilisée pour les cartes précédentes (voir Houet et al. 2012

pour plus de détails), s’assurant ainsi de la comparabilité des données. Elle se base sur le logiciel e-

Cognition Developper 8.8. Ce logiciel est destiné à l’analyse d’image orientée objet. Cette manière

de classifier les images ne traite pas des pixels de manière isolée mais les regroupe en tant

qu’objet. Les méthodes de classification classiques s’effectuent sur le pixel en tant qu’entité de

base. La classification orientée objet replace chaque objet dans son environnement. Le

regroupement des pixels en des objets s’effectue sur la base des valeurs spectrales de chacun des

pixels, mais l’utilisateur peut aussi se servir de caractéristiques morphologiques (telles que la taille,

la forme, la texture, les objets voisins…).

L’étape de segmentation est souvent rapprochée de celle de la classification, il est toutefois

nécessaire de les distinguer. La segmentation consiste en une dissociation de l’image en plusieurs

entités homogènes sans toutefois les qualifier. La classification quant à elle consiste à étiqueter

chacun des segments obtenus avec la classe de référence qui lui correspond, identifiée

préalablement dans une nomenclature.

La segmentation effectuée avec e-Cognition se paramètre en amont grâce à différents

critères. Ce logiciel propose différents types de segmentation, celle employée ici est la

« Multiresolution Segmentation » minimisant autant que possible l’hétérogénéité des polygones

créés. Ce type de segmentation permet d’obtenir des polygones relativement homogènes.

Le premier critère à paramétrer est la taille des polygones que le

logiciel va individualiser (Scale Parameter), il a été ici placé à 180.

Permettant d’individualiser des objets assez vastes comme un

groupement homogène d’arbres, mais pouvant aussi faire ressortir des objets plus fins tels que les

routes. Plus le seuil sera bas et plus les objets individualisés seront petits, inversement un seuil trop

élevé ne permettra pas d’individualiser correctement les différents objets. Un indice de forme

(Shape) est ensuite définit (ici fixé à 0.2). Cela signifie que la « couleur » (signature spectrale) aura

un poids plus important (0.2) que la forme de l’objet à segmenter (0.8). La forme est elle-même

définie par deux indices (dont la somme des poids respectifs est égale à 1 : la compacité (ici fixé à

Figure 6: exemple de segmentation et de classification

2 . Méthodologie

16

0.8) – plus la valeur sera forte pour l’objet sera rond -, et la régularité (smoothness) privilégiant des

objets aux bords plus ou moins dentelés.

Figure 7: fenêtre des paramètres de la segmentation dans e-Cognition

Une fois les critères définis, l’image de 2008 a été découpée en plusieurs subset (sous

zones), l’image étant trop grande pour être segmentée en une seule fois.

Figure 8: exemple de subset

La segmentation de l’image de 2008 s’est effectuée en tenant compte des limites des

classes d’occupation du sol de 2003 afin qu’il n’y ait pas de surestimation des changements en lien

avec de possibles décalages entre les images (voir Houet et al 2012 pour plus de détails). Les deux

cartes ainsi produites seront parfaitement superposables. Chaque subset ainsi segmenté a ensuite

été traité en attribuant manuellement à chaque segment la catégorie d’occupation du sol

correspondante.

Type de segmentation utilisé

Indice de compacité

Indice de forme

Indice de taille

un subset

2 . Méthodologie

17

2.3.2. Homogénéisation des données Les cartes réalisées les années précédentes présentaient certaines lacunes (micro-zones non

classées, etc.). Un travail préalable a donc été nécessaire afin d’harmoniser toutes ces cartes pour

pouvoir analyser ensuite les changements.

La première chose à retravailler fut les segments non classifiés de chacune des cartes. En

effet sur la quantité importante de polygones constituant une image après segmentation, certains

ont pu être oubliés au moment de la classification en raison de leur petite taille. Ces lacunes

peuvent venir fausser des analyses de changements. La correction apportée à chacune des

cartographies concernées a consisté à attribuer, à chaque segment non classé, la catégorie

d’occupation du sol qui était majoritaire dans le voisinage, c’est-à-dire dans les segments

adjacents.

Un second travail a

consisté en la correction plus

spécifique de l’image de 2003.

Elle présentait une fine bande

noire allant du haut de l’image

jusqu’à son milieu, pouvant

remettre en question les résultats

obtenus par une analyse de

changements. Le principe a

consisté à isoler cette zone, la

re-segmenter et à classer les

segments concernés selon les

classes d’occupation des sols

observées en 1993 et les classes

d’occupation des sols de 2008 des

segments voisins.

Enfin, une fois les cartes

complétées et corrigées, la zone

commune à toutes les cartes

utilisées a été extraite à l’aide

d’opérations mathématiques

(produits matriciels) sous SIG

(application de masques). Le

masque créé étant ensuite utilisé

pour extraire les cartes

d’occupation du sol (zone

délimitée en rouge – figure 9).

Figure 9: image infra-rouge de 2008 utilisée pour réaliser la

classification et zone commune à toutes les dates

2 . Méthodologie

18

2.3.3. Les indices utilisés pour caractériser la fermeture des milieux La méthode employée pour caractériser l’évolution des milieux est présentée ci-après.

Plusieurs indices ont été calculés et analysés afin d’étudier l’ampleur et la vitesse de la fermeture

du paysage par l’afforestation.

La surface boisée considérée ici comprend les forêts de feuillus, de conifères, les forêts

mixtes, les bocages ainsi que les zones de recolonisation par le bois.

2.3.3.a. L’indice R L’indicateur R (cf. tableau 3), exprimé en pourcentage, renseigne sur le taux de

changement forestier.

An : les surfaces en forêt à la date n

An+1 : les surfaces en forêt à la date n+1

t : durée de la période

La durée de la période influence le résultat de l’équation. Le taux exprimé est annuel. Un

résultat positif traduit un phénomène d’afforestation, un résultat négatif indique un phénomène de

déforestation. Il traduit la vitesse temporelle des changements.

2.3.3.b. L’indice A1 Le second indicateur A1 (cf. tableau 4), est exprimé en hectares. Il s’obtient en divisant le

nombre d’hectares gagnés durant une période par le nombre d’années de la période. Il permet de

donner une indication sur l’ampleur spatiale des changements concernant les surfaces boisées à une

échelle annuelle.

Les résultats donnés par cet indice pour chaque zone ne sont pas comparables entre car ils

dépendent de la surface de ces dernières (allant de 17736 ha pour le site entier à 608 ha pour les

fonds de vallées).

2.3.3.c. L’indice A2 Le dernier indicateur A2 (cf. tableau 5) est exprimé en pourcentage. Il correspond à

l’indicateur A1 normalisé par la surface de chaque zone. Les dynamiques de fermeture deviennent

ainsi comparables.

2 . Méthodologie

19

2.4. Modèle : présentation

2.4.1. Modèle et modèle prospectif La dernière décennie a connu un fort développement des modèles auparavant peu ou pas

utilisés. Leur but est de représenter graphiquement et de manière simplifiée la trame paysagère.

Le modèle prospectif a pour but de modéliser l’occupation du sol future suivant divers scénarios

définis par l’utilisateur.

Le modèle présente le paysage et son organisation à un temps T connu alors que le modèle

prospectif introduit une dimension temporelle future.

Le développement des modèles s’est fait en parallèle d’une demande grandissante

concernant la planification territoriale. Les modèles et modèles prospectifs sont devenus

d’importants outils de gestion. Le fait de pouvoir représenter l’organisation paysagère et planifier

les évolutions possibles permet de détecter où peuvent survenir les changements, caractériser ces

derniers de manière qualitative (quelles transitions vont s’opérer?, qu’est ce qui ne changera pas?)

et quantitative (quelle surface peut être concerné par telle ou telle transition ?). Une vision future

permet une meilleure planification territoriale. Le modèle peut être utilisé de deux manières : (1)-

si l’on veut aboutir à une trame paysagère définie (dans ce cas on veut savoir quelle gestion

adopter), (2) savoir à quelle trame paysagère aboutira la gestion actuelle. La première approche se

focalise sur le but et la seconde sur le processus.

Leur usage repose sur plusieurs étapes.

(1)- le modèle travaille avec deux cartes d’occupation et d’usage du sol (cf. figure 10, cartes à t-n

et t), une carte actuelle et une antérieure (une date assez éloignée dans le temps, si possible de 20

ou 30 ans). Une étude comparative de ces deux dates va déterminer les transitions, quantifier les

surfaces concernées par chaque type de transitions, localiser ces changements. Les matrices de

transitions ainsi calculées seront utilisées calculer les changements potentiels futurs (cf. figure 10,

cadre « changements futurs attendus »).

Figure 10: fonctionnement du modèle LCM (in Aguejdad. et Houet., 2008)

2 . Méthodologie

20

(2) la calibration du modèle par une identification des facteurs explicatifs (cf. figure 10, cadre

« facteurs de localisation aux changements »). Chaque type de transition peut être expliqué par des

facteurs connus, quantifiables et cartographiables (carte des pentes, carte de distance à tel ou tel

type d’occupation du sol…) le modèle va ensuite combiner les différents facteurs en leur assignant

des poids plus ou moins forts afin d’expliquer les transitions qu’il a détecté entre les deux cartes

d’occupation du sol fournies au début. Grâce à la mise en relation et la combinaison des facteurs

explicatifs et des changements survenus entre les deux cartes d’occupation du sol d’origine le

modèle va réaliser via une méthode statistique (régression logistique ou réseau de neurones par

exemple) des cartes de probabilité aux changements (cf. figure 10, cadre « cartes de susceptibilité

aux changements »). Ces cartes de probabilité correspondent aux transitions retenues, on réalise

autant de carte de probabilité que l’on a isolé de transition. Ces cartes sont alors le premier rendu

utilisable fourni par le modèle.

(3) le modèle va produire une carte d’occupation du sol prospective pour une date N en se basant

sur les cartes de probabilité précédemment réalisées. Cette étape réalisée grâce à un automate

cellulaire simule les changements précédemment identifiés et les allouent dans l’espace. On peut

ici si on le souhaite ajouter des cartes de contraintes (cf. figure 10, cadre « cartes de contraintes et

de planification »), par exemple une carte des zones inconstructibles pour modéliser l’évolution de

l’urbanisation. Ces cartes de contraintes permettent d’adapter la quantité de changements mise en

évidence par le modèle. Les zones considérées comme contraintes n’évolueront pas, le changement

attendu sera reporté sur le reste de la zone.

(4 ) la dernière étape consiste en l’évaluation de la simulation (étape facultative mais permettant

d’allouer plus de crédibilité à la fiabilité des simulations). Pour cela la méthode la plus fréquente

est la comparaison entre la carte simulée par le modèle et une carte d’occupation du sol réelle.

Cela implique de calibrer le modèle en l’utilisant pour modéliser l’occupation du sol d’une date que

l’on connaît avant de l’ l’utiliser pour une date future (voir Mas et al. 2011 pour plus de détails).

2 . Méthodologie

21

2.4.2. LCM

2.4.2.a. Les facteurs explicatifs et leur représentation spatiale Nous allons exposer ici les différents facteurs explicatifs qui seront utilisés dans le modèle

ainsi que le mode de représentation spatiale retenue pour chacun. En effet le mode de

représentation influe sur les résultats que l’on obtient du modèle -représentation en valeurs réelles

continues ou en classes ( Mas et al. 2011 et Aguejdad. 2009).

1-a 1-b 2-a 2-b

3-a 3-b 4-a 4-b

5-a 5-b 6-a 6-b

2 . Méthodologie

22

7-a 7-b 7-c

8 9

Deux modes de représentation ont été choisis pour chacun des facteurs (excepté pour la

localisation des trois zones et la carte ombrée/soulane). La carte en valeurs réelles 1-a est la carte

obtenue avec ArcGIS en calculant les pentes d’après le MNT, la carte 1-b est obtenue en reclassant

la 1-a en zones tampons avec un pas de 10%. Les cartes 2-a, 4-a, 5-a, 6-a en valeurs réelles sont

obtenues en réalisant une carte des distances aux occupations du sol concernées. Les cartes

correspondantes avec des classes sont obtenues en reclassant les cartes précédentes en prenant une

distance tampon de 200m. La carte 7-a est le MNT et les carte 7-b et c sont l’équivalent avec des

classes de 100m et 200m. Les cartes 8 et 9 représentent respectivement la localisation de chaque

zone et l’exposition ombrée/soulane des versants.

Les modes de représentations en valeurs continues ou en classes vont influer sur le calcul du

nombre de pixel se trouvant soit à chaque point des valeurs réelles soit dans chaque classe. La

courbe de distribution obtenue sera plus ou moins lisse.

1-a : pentes valeurs réelles, 1-b : pentes zones tampons de 10%, 2-a : distance à la forêt de 1983

en valeurs réelles, 2-b : distance à la forêt de 1983 zones tampons de 200m, 3-a : exposition

valeurs réelles, 3-b : exposition classes, 4-a : distance à la recolonisation de 1983 valeurs réelles,

4-b : distance à la recolonisation de 1983 zones tampons de 200m, 5-a : distance à la pelouse de

1983 valeurs réelles, 5-b : distance à la pelouse de 1983 zones tampons de 200m, 6-a : distance

aux surfaces minérales de 1983 valeurs réelles, 6-b : distance aux surfaces minérales de 1983 zones

tampons de 200m, 7-a : mnt valeurs réelles, 7-b : mnt zones tampons de 100m, 7-c : mnt zones

tampons de 200m, 8 : localisation des trois zones, 9 : exposition des versants

Figure 11: cartes des transitions retenues

2 . Méthodologie

23

2.4.2.b. Les transitions retenues Il a fallu effectuer un choix dans les transitions que nous allions retenir, modélisées et

ensuite injecter dans le modèle prospectif.

Pour éclairer ce choix on peut se servir des transitions mises en lumière par l’analyse des

changements d’occupation du sol que nous exposerons en troisième partie.

L’analyse de ces changements permet de souligner trois transitions: le passage de

recolonisation à forêt; le passage de pelouses à recolonisation et le passage de pacage à

recolonisation.

Les cartes de changements ci-dessous réalisées avec LCM illustrent l’importance et la

localisation de ces transitions.

Figure 12: cartes des transitions retenues

2 . Méthodologie

24

Ces trois transitions ont été retenues pour modéliser l’évolution de l’occupation du sol et

établir les cartes prospectives.

transition surface localisation

Recolonisation à surface boisée 708 hectares zone de versant et à la limite

supra-forestière

Pelouses à recolonisation 480 hectares à la limite entre zone de versant

et zone d’altitude

Pacages à recolonisation 202 hectares zone de versant et à la limite avec

zone de fond de vallée

Tableau 3: caractéristiques des transitions retenues

Les cartes de transitions éditées avec LCM nous donnent des indications sur la dynamique

d’évolution d’occupation du sol. On note une remontée de la limite supra-forestière des zones de

forêts, les zones de recolonisation se transforment en zones de forêt sur les versant et à la limite

basse de la zone d’altitude. Les pacages se transforment en zones de recolonisation. La

transformation en pelouses ne s’effectue qu’en zone de versant alors que celle vers recolonisation

descend jusqu’à la limite du fond de vallée. On ne retrouve pas de pelouse lande ou pelouse

rocheuse en fond de vallée. Des zones de pelouses se transforment en zones de recolonisation à la

limite supérieure des zones de versant.

3 . Analyse des changements

25

3. Analyse des changements

Nous allons présenter l’analyse des cartes d’occupation du sol de 1942, 1962, 1983, 2003 et

2008 Grâce à ces cartes il a été possible d’étudier le changement d’occupation du sol d’une année à

l’autre et préciser son ampleur spatiale ainsi que sa vitesse. Nous pouvons également faire ressortir

les principales transitions existant d’un mode d’occupation du sol vers un autre.

3.1. Occupation du sol du site d’étude Nous allons ici nous intéresser aux types d’occupation du sol rencontrés sur le site d’étude

durant la période 1942-2008. La catégorie désignée sous le nom « forêt » regroupe les forêts de

feuillus, les forêts de conifères, les forêts mixtes, les bocages ainsi que les zones de recolonisation

par le bois.

3.1.1. Les types d’occupation du sol du site dans son ensemble

Figure 13: diagramme des différents types d’occupation et d’usage du sol sur l’ensemble du site

La surface boisée sur l’ensemble du site est passée de 3331 hectares (18.78%de la zone) en

1942 à 6600 hectares en 2008 (36.08% de la zone).

Il existe un phénomène général de fermeture du paysage avec une diminution des zones ouvertes

(pacages, cultures, pelouses) et une augmentation des zones de forêt. L’afforestation est

croissante sur la période 1942-2008. On peut constater une prédominance des pelouses (que l’on

retrouve en majorité dans les estives) et un accroissement des surfaces boisées. Les pelouses

diminuent cependant au fil du temps. Les cultures et pacages diminuent progressivement, leur

surface a commencé à diminuer de manière conséquente entre 1962 et 1976.

Après l’étude des matrices de transition on constate que les surfaces boisées ont pu se

développer principalement au détriment des pacages et des pelouses. On peut donc noter ici

l’abandon progressif des zones de pâtures au profit des paysages fermés de forêt.

0

3000

6000

9000

12000

15000

18000

1942 1956 1962 1976 1983 1993 2003 2008

Occupation du sol sur le site entier (ha)

fôret urbanisation sols nus eau pelouses cultures pacages


26

Figure 14: diagramme de la surface boisée pour chaque zone et le site entier

La courbe représentant l’évolution du site entier nous indique une fermeture progressive

des milieux depuis 1942. La surface boisée augmente peu jusqu’en 1962 puis à partir de cette date

on note un accroissement, on passe de 21,77% de surfaces boisées en 1962 à 36,09% en 2008. Entre

2003 et 2008 le taux de surfaces boisées n’évolue que de 35,58% à 36,09%. Il faut cependant

prendre en compte pour ce dernier intervalle sa durée particulièrement courte de 5 ans.

Les zones d’altitude, là où le taux de surface boisée est le moins élevé, présentent un

processus de fermeture similaire à celui du site entier. On constate un taux de fermeture croissant

entre 1942 (1.57%) et 2008 (8.01%). On peut constater cependant que les surfaces boisées

n’augmentent significativement qu’à partir de 1982 où l’on note un taux de 3,62%. Il y a une forte

afforestation à partir des années quatre-vingt-dix.

En ce qui concerne les zones de fond de vallée on passe de 26.77% de surface boisée en

1942 à 65.46% en 2008. L’augmentation ne démarre qu’en 1962, avec un taux de 29,44%, jusqu’en

2003 où l’on atteint 65,95%. Ensuite on constate un recul de l’afforestation, en effet on passe d’un

taux de surfaces boisées de 65.95% en 2003 à 65.46% en 2008. Les zones de fond de vallée ont connu

une fermeture importante des milieux à partir des années soixante, mais le phénomène tend

visiblement à reculer.

Pour finir, dans les zones de versants on constate une faible évolution du phénomène entre

1942 et 1962, on ne passe que 44.4% à 50.4% en 20 ans. La période 1962-1983 montre une

accélération de la fermeture avec un passage de 50.4% à 63.97% en 21 ans. La fermeture des

milieux continue à progresser jusqu’en 2003 où l’on atteint 78.34% de surfaces boisées. En 2008 le

gain est faible et la surface boisée atteint 78.68%.

On retrouve dans ce graphique les résultats mis en avant par Houet et al. (2012). Soit une

fermeture des zones de fond de vallée à partir des années 1960, à partir des années 1950 pour les

zones de versants et des années 1990 pour les zones situées en altitude.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Taux de surfaces boisées

site entier altitude versant fond de vallée


27

3.1.2. Les types d’occupation du sol en zones d’altitude

Figure 15: diagramme des types d’occupation et d’usage du sol en zones d’altitude

On constate une prédominance des pelouses qui en 2003 et 2008 occupent encore plus de la

moitié de la surface des zones d’altitude et ce malgré une perte de plus de 700 ha depuis 1942. Les

surfaces boisées croissent, en 2003 leur surface est doublée par rapport à la période antérieure. On

constate un gain entre 2003 et 2008 de 76 hectares.

Figure 16: diagramme des différents types d’occupation du sol composant

la surface boisée en zones d’altitude

Les zones de recolonisation mises à part on note une faible surface occupée par les zones

boisées jusqu’en 1962 où seules les zones de feuillus croissent de manière significative. Ces

dernières passent de 41ha en 1962 à 185ha en 2008. Les conifères et forêt mixte ne croissent que

faiblement et ne dépassent pas 70ha en 2008. Les zones occupées par la recolonisation connaissent

une dynamique différente car déjà beaucoup plus représentées dès 1942 avec 42ha. La période

1942-1962 témoigne d’un fort accroissement de ces zones, on arrive en 1962 à 190ha de

recolonisation. Cette période coïncide avec l’abandon des prairies et des cultures, quand ces zones

ne sont plus exploitées elles sont recolonisées par la végétation. On note une seconde forte période

0

2000

4000

6000

8000

10000

1942 1953 1962 1976 1983 1993 2003 2008

Occupation du sol en altitude (ha)

fôret urbanisation sols nus eau pelouses pacages

0.00

200.00

400.00

600.00

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Evolution des surfaces boisées en zone d'altitude

conifère feuillus mixte recolonisation


28

0

1000

2000

3000

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Evolution des surfaces boisées sur la zone de

versants

bocage conifère feuillus mixte recolonisation

pour la recolonisation entre 1983 et 2003 on passe de 218 ha à 571 ha. Cette période connaît en

parallèle une baisse plus importante des surfaces en pelouses que les périodes précédentes.

3.1.3. Les types d’occupation du sol en zone de versants

Figure 17: diagramme des différents types d’occupation et d’usages du sol en zones de versants

On peut constater ici une prédominance des zones de forêt depuis 1942. Ces dernières sont

en constante augmentation. Les pelouses, pacages et cultures quant à eux ont connu une forte

baisse. Soit une perte de 800 ha pour les pelouses, 1134 ha pour les pacages et 157 ha pour les

cultures. Les cultures ont presque totalement disparus en 2008.

Figure 18: diagramme des différents types d'occupation du sol composant la surface boisée en zones de versant

On note la prédominance de la forêt de feuillus. On trouve très peu de bocages, ils tendent

même à disparaître. Les zones de forêt de conifères et de forêt mixte sont à peu près équivalentes.

Les zones de recolonisation ont connu différents stades : une légère augmentation jusqu’en 1962

(de 647 ha à 784 ha), puis une accélération entre 1962 et 1983 (plus 447 ha en 21 ans), et une

période de recul entre 2003 et 2008 où l’on perd 292 ha. La surface boisée augmente entre 2003 et

2008 malgré une baisse des zones de recolonisation.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1942 1953 1962 1976 1983 1993 2003 2008

Occupation du sol sur les versants (ha)

fôret sols nus pelouses pacages urbanisation eau cultures


29

0

200

400

600

1942 1953 1962 1976 1983 1993 2003 2008

Occupation du sol en fond de vallée (ha)

fôret urbanisation sols nus eau pelouses cultures pacages

3.1.4. Les types d’occupation du sol en zone de fond de vallée

Figure 19: diagramme des différents types d'occupation et d'usage du sol en zones de fond de vallée

Au départ il y a une prédominance des cultures puis elles diminuent au fur et à mesure. A

partir de 1983 ce sont les surfaces boisées qui dominent la zone.


On remarque une tendance de fermeture du milieu, avec une augmentation significative des

zones de feuillus et de recolonisation à partir de 1962. A partir de cette date en revanche on

constate une baisse des zones de bocage. Les forêts mixtes et de conifères sont très peu

représentées en zone de fond de vallée.

La zone est dominée par les feuillus, contrairement aux zone d’altitude la surface de recolonisation

ne dépasse pas la surface occupée par les feuillus. Ici on note la présence du bocage qui est en

baisse au fil des ans, cela témoigne du déclin des parcelles agricoles délimitées par du bocage, les

haies à l’abandon se développent et deviennent des surfaces boisées en feuillus.

On remarque également une nette augmentation des surfaces de recolonisation en 1962 (en même

temps que le déclin du bocage), on passe de 27ha en 1962 à 103ha en 1983. Après ce pic les zones

de recolonisation ont entamé un recul.

0

100

200

300

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Evolution des surfaces boisées en zone de fond

de vallée

bocage conifère feuillus mixte recolonisation


30

La dynamique générale observable sur le site dans son ensemble comme pour chacune des zones est

une afforestation entraînant la fermeture du paysage et une diminution des zones d’usage.

On peut observer que les différentes zones ont connu une forte afforestation à différentes dates.

Les zones de fond de vallée ont entamé leur fermeture dans les années soixante avec un abandon

progressif des cultures. Les zone de versants ont connu une afforestation dès les années cinquante

et les zones d’altitude ont vu la limite supra-forestière remonter dans les années quatre-vingt-dix.

3.2. Fermeture : combien, quelle vitesse, comment

3.2.1. Indicateurs de fermeture des milieux

Les tableaux suivants vont permettre de mieux appréhender les différentes dynamiques

propres à chaque zone.

3.2.1.a. R

Périodes

Indicateur Zones 1942-1962 1962-1983 1983-2003 2003-2008

site entier 0.37 0.40 0.44 1.60

R en % zone d'altitude 0.26 0.25 0.35 1.38

zone de versant 0.35 0.38 0.41 1.14

fond de vallée 0.15 0.26 0.25 -2.20

L’indicateur R traduit un phénomène d’afforestation continu sur l’ensemble du site.

Pour les zones d’altitude les indicateurs positifs traduisent une fermeture des milieux. Il y a une

constante accélération depuis 1942 (excepté la baisse infime pour 1962-1983). La période 2003-2008

connaît une très forte accélération (on passe de 0.35% en 1983-2003 à 1.60% entre 2003-2008)

Concernant les zones de versant on constate une afforestation constante depuis 1942 qui est plus

rapide que celle des zones d’altitude. Entre 2003 et 2008 le phénomène s’accélère.

Pour terminer on constate un indice négatif pour les zones de fond de vallée entre 2003 et 2008 (-

2.2%), cela traduit une déforestation par rapport à la période précédente. Nous verrons toutefois

grâce à l’indicateur A1 que la surface concernée est minime L’évolution de l’afforestation des fonds

de vallée a connu son maximum entre 1962 et 1983 (0.26%) puis a entamé un ralentissement.

3.2.1.b. A1

Périodes


site entier 26.45 55.19 76.86 23.68

A1 en ha zone d'altitude 5.21 4.84 21.65 15.16

zone de versant 20.43 44.01 50.78 9.02

fond de vallée 0.81 6.34 4.43 -0.50

Tableau 5: indicateur A1

On constate une évolution de la fermeture du site allant de 23.68ha/an jusqu’à 76.86ha/an.

On peut remarquer que le gain en hectare est plus faible pour 2003-2008, il faut cependant prendre

Tableau 4 : indicateur R


31

en compte que les périodes précédentes ont une durée de vingt ans et cette dernière période ne

dure que cinq ans.

Les zones d’altitude et de versant connaissent une forte augmentation de la surface boisée entre

1983-2003 (21.65 ha et 50.78 ha). C’est la période qui a la plus importante augmentation de

surfaces boisées sur l’ensemble du site.

Les fonds de vallée connaissent leur plus fort gain en surface boisée entre 1962-1983. La période

2003-2008 traduit une période de déforestation pour ces zones.

Entre 2003 et 2008 la zone ayant gagné le plus d’hectares en surfaces boisées est la zone d’altitude.

L’afforestation après avoir eu lieu principalement en zones de versant migrerait maintenant vers les

zones d’altitude.

3.2.1.c. A2

Périodes


site entier 0.15 0.31 0.43 0.13

A2 en % zone d'altitude 0.05 0.05 0.21 0.15

zone de versant 0.30 0.65 0.75 0.13

fond de vallée 0.13 1.04 0.73 -0.08

Tableau 6: indicateur A2

Toutes les zones enregistrent une baisse de l’ampleur spatiale du phénomène de fermeture

du paysage en 2003-2008 alors que pour cette même période l’indicateur R indique une accélération

dans la vitesse des changements.

D’une manière générale le site entier affiche une fermeture rapide qui s’accélère fortement

pour la période 2003-2008 (R=1.6%/an), en termes de surface la fermeture marque peu de

variations à partir de 1962 jusqu’en 2003 avec des taux moyens autour de 0.30%/an. On note une

baisse de ce taux en 2003-2008 (A2=0.13%/an). La fermeture pour cette période est plus rapide tout

en traduisant un taux d’accroissement plus faible que les années antérieures.

Les zones d’altitude connaissent une fermeture qui s’accélère entre 1983-2003 (R=0,35%/an). La

surface concernée est moins importante que pour les zones de versant jusqu’en 2003. Entre 2003 et

2008 c’est en altitude que l’afforestation est la plus importante (A2=0.15%).

Les zones de fond de vallée enregistrent les vitesses de changements les plus faibles depuis

1942, en revanche entre 1962-1983 le taux de fermeture est très élevé (A2=1.04%). La surface

concernée ne fait que 6 ha mais comparativement à la superficie du fond de vallée cela représente

plus qu’un gain de 44 ha à la même période en zone de versant. La période 2003-2008 indique une

ouverture avec un léger recul de -0.50 ha/an (A2=-0.08%/an) mais le phénomène est rapide (R=-

2.2%/an).

Les zones de versants montrent un taux de fermeture élevé à partir de 1962 avec un gain

annuel atteignant 50 ha. Les changements se produisent rapidement avec un pic entre 2003 et 2008

(R=1.14%/an).

En zone d’altitude la fermeture est aussi plus rapide pour la période 2003-2008 que pour les

périodes antérieures (R=1.38%), cela appuie l’accélération du phénomène détectée entre 1993 et

2003 (Houet et al 2012).

L’étude de ces trois indicateurs permet de mettre en lumière les dynamiques que

connaissent les différentes zones. Depuis 1942 l’afforestation s’accélère sur l’ensemble du site

(R=0.37% en 1942 contre 1.60% en 2008). Pour la dernière période, 2003-2008, on note une légère

déforestation des zones de fond de vallée (A1=-0.50 ha, soit une perte de 4 ha sur cinq années).

D’une manière générale pour cette période l’afforestation s’effectue de manière plus rapide

qu’auparavant (R le plus élevé). Les surfaces concernées apparaissent toutefois comme moins

importante, cela est lié à la durée plus courte de cette dernière période.


32

3.2.2. Dynamique de fermeture du milieu : les transitions Les trois diagrammes présents dans cette partie représentent par des flèches certains des

transferts ayant eu lieu entre les différentes catégories d’occupation du sol.

3.2.2.a. En zone d’altitude

Figure 21: principales transitions en zones d'altitude en ha

On remarque une stabilité des occupations du sol, on note tout de même une augmentation

de la surface boisée. On peut remarquer que le transfert des pelouses vers les zones de

recolonisation est contrebalancé par des surfaces minérales où une végétation rase se développe.

Jusqu’en 1962 il y a relativement peu de transitions notables, traduisant des types

d’occupation du sol stables d’une année à l’autre. Les principaux échanges se font avec les zones de

pelouses, elles apportent la plus forte contribution à l’accroissement des zones de recolonisation.

Ces dernières connaissent des gains de surface mais aussi des pertes. Cela est dû à leur statut

particulier, les zones de recolonisation sont un état transitoire vers les zones de forêt.

En 1942 on comptabilise une surface de 88 ha de zone de recolonisation. 2 de ces hectares

se transforment en pelouses en 1962. 82 hectares restent en zone de recolonisation. 98 hectares de

pelouses de 1942 se transforment en zone de recolonisation en 1962. 2.9 ha se transforment en

surfaces boisées (2 ha vers conifères, 0.5 ha vers feuillus et 0.4 vers mixte).

On comptabilise 189 ha de recolonisation en 1962, dont 22 ha étaient déjà recolonisation en

1942, 98 ha étaient pelouses, 4 ha étaient sols nus et 3.4 ha étaient surfaces boisées. En 1983 6.4

de ces hectares sont perdus au profit des pelouses, 134 ha de zone de recolonisation restent zone

de recolonisation et 46 ha deviennent surfaces boisées (30 ha vers feuillus, 7 ha vers mixte, 2 ha

vers conifères).

On constate une forte augmentation de la surface boisée (ce qui comprend les forêts de

feuillus, de conifères et mixtes ainsi que les zones de recolonisation) entre 1983-2003 (en 1983 :

feuillus= 95 ha, conifères= 32 ha, mixte= 24 ha, recolonisation= 221 ha ; en 2003 : feuillus= 140 ha,

conifères= 50 ha, mixte= 36 ha, recolonisation= 567 ha). Ce sont les zones de recolonisation et les

forêts de feuillus qui croissent le plus, ce gain se fait en majorité sur les pelouses (368 ha devenues

recolonisation en 2003, 19 ha sont devenus feuillus). Pour les feuillus le gain se fait également sur

les zones de recolonisation de 1983, 30 ha deviennent feuillus en 2003.


33

En 2008, on note une baisse de la surface des zones de recolonisation on passe de 567 ha en

2003 à 482 ha en 2008. Les zones de forêts quant à elles augmentent on passe de 140 ha à 181 ha

pour les feuillus, 50 ha à 65 ha pour les conifères et 36 ha à 44 ha pour les forêts mixtes. On

constate donc une perte de 85 ha de recolonisation entre 2003 et 2008, 64 ha de cette perte se sont

transformés en zone de forêt durant cette période. Dans le même temps 68 ha de pelouses de 2003

se transforment en zones de recolonisation et 15 ha de surface minérale en pelouses.

3.2.2.b. En zone de versant

Figure 22: principales transitions en zones de versant en ha

Jusqu’en 1983, les types d’occupation du sol évoluent peu, à partir de cette date on

commence à distinguer des changements, le passage d’un paysage ouvert à un paysage en train de

se fermer.

En 1942 on compte 41 ha de bocage, 429 ha de conifères, 1380 ha de feuillus, 429 ha de

forêt mixte et 646 ha de recolonisation. Les cultures sont présentes dans le paysage avec 171 ha et

les pâturages occupent une surface importante avec 1313 ha. De 1942 à 1962, 524 ha de

recolonisation restent en recolonisation, 12 ha deviennent conifères, 10 ha deviennent forêt mixte

et 62 ha deviennent feuillus. Durant cette période ces pertes de surface de recolonisation sont

compensées par 174 ha de pelouses, 29 ha de cultures et 130 ha de pacages qui deviennent

recolonisation. En 1962 la surface de recolonisation présente plus de 300 ha supplémentaires par

rapport à 1942.

Entre 1962 et 1983 le processus de fermeture du milieu se poursuit, en effet près de 590 ha

de surfaces ouvertes se transforment en zone de recolonisation (48 ha de cultures, 396 ha de

pacages, 145 ha de pelouses). On note une perte de 35 ha de feuillus qui redeviennent

recolonisation, cette perte est cependant compensée par 284 ha de recolonisation qui deviennent

feuillus. Cette transition de zone de recolonisation en surfaces boisées se traduit aussi par 50 ha

devenant forêt mixte et 29 ha devenant forêt de conifères. Les zones de cultures et de pacages

amorcent leur déclin en perdant près de 450 ha au profit de la recolonisation. On remarque que la

période 1942-1962 reflète une activité agro-pastorale encore importante dans les zones de versants,

à partir des années 1960 cette agro-pastoralisme est progressivement abandonné.


34

Comme pour les zones d’altitude la période 1983-2003 marque une forte évolution des

surfaces boisées et plus particulièrement des zones de feuillus. En effet en 1983 on comptabilisait

1902 ha de feuillus, 462 ha de conifères, 620 ha de forêt mixte, 16 ha de bocage, 1282 ha de zone

de recolonisation. En 2003 on arrive à 2570 ha de feuillus, 548 ha de conifères, 656 ha de forêt

mixte, 4 ha de bocage, 1475 ha de recolonisation. On remarque une augmentation importante des

surfaces boisées (on passe de 4282 ha à 5253 ha) avec toutefois une diminution des bocages, reflet

de l’abandon des cultures.

Entre 2003 et 2008 on peut constater une diminution des surfaces de pelouses et de zone de

recolonisation. La diminution de cette dernière au profit des surfaces boisées (269 ha vers feuillus,

15 ha vers forêt mixte, 46 ha vers conifères), soit 330 ha de moins, n’est pas compensée par les

apports des pelouses, cultures et pacages (14 ha venant de pelouses, 0.3 ha venant des cultures et 4

ha venant des pacages), soit à peine 19 ha.

3.2.2.c. En zone de fond de vallée

Figure 23: principales transitions en zones de fond de vallée

Comme pour les zones de versant et d’altitude on constate peu d’évolutions jusqu’en 1983,

jusqu’à cette date on note également une forte proportion des cultures.

On remarque la dynamique générale de fermeture des paysages, un transfert des zones

ouvertes vers les zones de forêt. Les surfaces boisées ont gagné en surface principalement au

détriment des cultures et pacages. On peut donc noter ici l’abandon progressif des zones de prairies

et de cultures au profit des paysages de forêt. La transition cultures/forêt la plus importante a lieu

entre 1962 et 1983 (121 ha).

Entre 1942 et 1962 les surfaces occupées par les différents types d’occupation du sol ne

varient presque pas. La seule augmentation notable se situe au niveau des zones de recolonisation,

on passe de 18 ha en 1942 à 31 ha en 1962. Il n’y a que très peu de transfert entre zone de

recolonisation et surfaces boisées (seulement 1.3 ha vers feuillus).

Entre 1962 et 1983 on constate une forte diminution des surfaces en cultures et pacages et

dans le même temps une augmentation des surfaces boisées. 102 ha de cultures et 19 ha de pacages

se transforment en zone de recolonisation et en feuillus. Apparaît pour cette période la transition

bocage/feuillus, cela traduit l’abandon progressif des surfaces cultivées de fond de vallée. Les haies


35

séparant les cultures n’étant plus entretenues elles se transforment en zones de forêt. Ceci

explique également la rapide transformation en zones de feuillus. Les espèces utilisées dans le

bocage étant des espèces arborées que l’on taille leur croissance à partir de l’abandon des cultures

et de leur entretien se fait rapidement. Ce phénomène se poursuit entre 1983 et 2003 (15 ha) et

entre 2003 et 2008 mais de façon moins importante (4 ha). On conclut à un phénomène d’abandon

des surfaces cultivées de fond de vallée à partir de la seconde moitié du XXe siècle. En effet en

1940 l’agro-pastoralisme qui été jusque-là très présent dans la vallée entame son déclin

(http://w3.ohmpyr.univ-tlse2.fr).

Entre 1983 et 2003 la surface des feuillus s’accroit de près de 100 ha (47 ha viennent des

zones de recolonisation, 15 ha des bocages et 33 ha des zones de pacages), dans le même temps les

zones de recolonisation gagnent près de 50 ha sur les surfaces de cultures et de pacages. Cette

période enregistre une très forte baisse des zones d’usages.

La période 2003-2008 poursuit la perte de zones d’usage. Cependant cette période marque aussi

une baisse des surfaces boisées en zone de fond de vallée, on passe 401 ha en 2003 à 398 ha en

2008.

4 . Modélisation prospective

36

4. Modélisation prospective Les cartes réalisées dans cette partie sont des cartes prospectives d’occupation du sol à

l’horizon 2078.

4.1. Evaluation des facteurs Chacun des facteurs explicatifs (cf. figure 10) utilisés dans la modélisation représente des

données quantitatives. Les facteurs à l’origine qualitatifs (la carte d’exposition ombrée/soulane par

exemple) ont subi une transformation afin que chaque classe soit représentée par un indice de

contribution au changement.

L’évaluation et le choix des facteurs s’effectue avec le calcul de l’indice V Cramer (calculé

à partir de (1)-la variable dépendante : la carte de localisation de la transition étudiée, (2)-les

variables indépendantes : les facteurs explicatifs évalués. Plus cet indice est élevé et plus le

potentiel explicatif du facteur sera élevé. Il faut tout de même faire attention car un faible indice

ne signifie pas pour autant un faible pouvoir explicatif. Comme nous le verrons on peut choisir une

combinaison de facteurs à faibles indices et obtenir une meilleure simulation des changements

qu’avec une combinaison de facteurs à indices élevés. Dans ce cas les facteurs à fort indice V

Cramer peuvent répondre parfaitement aux exigences mathématiques du modèle mais ne pas

correctement modéliser les changements lors de la simulation. Le calcul de l’indice de V Cramer

n’est donc qu’un support et ne reflète pas exactement le pouvoir de modélisation des transitions de

chaque facteur.

Comme l’expose la figure 10, les facteurs peuvent être représentés sous différentes formes,

pour ce travail le choix s’est porté sur les valeurs réelles continues et des classes de 100 ou 200

mètres.. Les facteurs qui sont utilisés pour plusieurs transitions ne possèdent pas le même pouvoir

explicatif pour chacune de ces transitions. Les indices sont présentés dans le tableau 7.

En considérant les résultats présentés dans ce tableau, on constate par exemple que les

données altitudinales du MNT et les données de distance à la forêt de 1983 sont très significatives

par rapport aux changements observés dans la transition recolonisation à forêt. Le facteur

« distance à forêt existante » est potentiellement plus explicatif avec des valeurs réelles que les

zones tampons de 200 m (0.3195 contre 0.3105). Les données du MNT sont également

potentiellement plus explicatives en distances réelles qu’en zones tampons de 100 ou 200 m. on

constate qu’à l’inverse pour la transition pelouse à recolonisation les données du MNT sont

potentiellement plus explicatives en distances tampons de 200 m qu’en valeurs réelles ou distances

tampons de 100 m.


37

recolonisation à forêt pelouses à recolonisation pacages à recolonisation

facteurs représentation

graphique V Cramer V Cramer V Cramer

Pentes* réel 0.2239 0.1803 0.0802

10% 0.1651 0.1899 0.1223

Exposition* réel 0.1304 0.2059 0.1306

classes 0.2143 0.2157 0.2151

distance à la forêt existante* réel 0.3195 0.2233 0.1925

200m 0.3105 0.3009 0.2871

distance à la recolonisation existante* réel 0.2819 0.2028 0.1919

200m 0.2803 0.26 0.2527

distance à l'urbanisation existante* réel 0.2552 non évalué non évalué

200m 0.2483 non évalué non évalué

distance à pelouse existante* réel non évalué 0.2924 non évalué

200m non évalué 0.1725 non évalué

distance aux pacages existants réel non évalué non évalué 0.1628

200m non évalué non évalué 0.1590

Mnt* réel 0.3667 0.1844 0.2638

100m 0.326 0.2072 0.2867

200m 0.332 0.2583 0.2787

localisation des trois zones* réel 0.2884 0.2833 0.2869

topographie des versants* réel 0.1795 0.1795 0.1795

Tableau 7 : indices V Cramer pour les facteurs utilisés


38

4.1.1. Transition recolonisation vers forêt Nous allons exposer ici la démarche effectuée pour sélectionner la meilleure combinaison

de facteurs permettant de modéliser la transition recolonisation à forêt. Les combinaisons de

facteurs testées seront les mêmes pour les deux transitions suivantes.

Le test des facteurs s’effectue à l’aide d’une méthode neuronale (Perceptron Multicouche).

Le potentiel explicatif de la combinaison retenue est évalué par l’Accuracy Rate (AR). On teste

ainsi la capacité de la combinaison de facteur à reproduire les transitions de recolonisation à forêt

(cf. figure 11). La carte de transition potentielle ainsi générée servira lors de l’élaboration des

cartes prospectives.

Les premiers tests ont été effectués en ne prenant en compte que les distances aux

occupations du sol retenues pour la transition.

facteurs testés Accuracy Rate carte

distances réelles 68.05% 1

distances en classes de 200 m 67.24% 2

Tableau 8: simulations avec les distances aux occupations du sol

D’après ce tableau les distances en valeurs réelles modélisent légèrement mieux les

transitions potentielles que les distances en classes de 200 mètres. L’indice V Cramer était plus

élevé pour les valeurs réelles que pour les distances en classes (cf. tableau V Cramer). On peut

constater que les distances aux occupations du sol à elles seules permettent d’expliquer plus de

60% des transitions constatées. Les cartes ci-dessous sont les cartes de transitions potentielles

générées par chacune des deux combinaisons de facteurs.


39

On constate peu de différences entre les deux cartes de transitions potentielles. On peut

tout de même remarquer que dans la carte n°2 générée par les distances en classes de 200 mètres,

la zone à potentiel moyen est plus étendue que dans la carte n°1. Principalement en sud de la

zone. Cette extension est consécutive au mode de représentation par classes de 200m. On constate

également que certaines zones au nord qui avaient un potentiel moyen dans la carte n°1 passent en

zones à potentiel fort dans la carte n°2.

Le choix de la représentation en classes de 200m pour les facteurs de distances aux

occupations du sol donne un résultat avec plus de zones de transitions potentielles à forte

probabilité.

Dans un second temps les facteurs physiques ont été évalués (les pentes, l’exposition, le

MNT, la localisation des trois zones de la vallée et l’exposition ombrée/soulane des versants). Ce

sont les représentations des facteurs qui sont testées ici.

facteurs testés Accuracy Rate Carte

facteurs physiques (représentations au plus

faible V Cramer) 65.86% 3


fort V Cramer) 67.55% 4

Tableau 9: simulations avec les facteurs physiques

En se référant au tableau V Cramer on peut constater que les représentations au plus fort

indice de V Cramer sont celles conservant les valeurs réelles excepté pour le facteur d’exposition au

soleil.

D’après le tableau ci-dessus la combinaison des représentations aux plus forts indices de V

Cramer possède un pouvoir explicatif supérieur.

Ci-dessous les cartes de transitions potentielles obtenues à partir de ces deux combinaisons.


40

Les deux cartes de transitions potentielles obtenues contiennent des différences. La carte

n°4 présente plus de zones à fort potentiel, principalement au sud. Les zones se situant au nord

sont les mêmes et présentent à peu près le même potentiel de transition quel que soit le mode de

représentation choisie. Si la différence est plus présente dans le sud de la zone cela est sans doute

dû à la présence du MNT et de la carte des pentes dans les facteurs explicatifs. Comme nous l’avons

vu dans la première partie de ce rapport le relief est beaucoup plus marqué et les pentes plus fortes

dans la partie sud/sud-ouest du site. Le fait d’utiliser le MNT et la carte des pentes en valeur réelle

conduit la carte n°4 où le potentiel de transition est très fort dans la partie sud. La représentation

de ces facteurs en classes conduit à la carte n°3 au résultat plus modéré.

Si l’on compare le premier jeu de cartes (n°1 et 2) avec le second (n°3 et 4) on constate

que l’utilisation des seuls facteurs physiques permet d’obtenir une zone de transitions potentielles

plus étendue que l’utilisation seule des distances aux occupations du sol. Elle s’étend légèrement

plus au sud sur les zones d’altitude. La zone des versants est tout de même celle où se situe la plus

grande partie des transitions potentielles de recolonisation à forêt. Grâce à l’analyse des

changements on sait que c’est bien en zone de versants qu’a eu lieu la plus grande partie des

transitions recolonisation à forêt entre 1942 et 2008.

Deux combinaisons de plus ont été testées en couplant les distances aux occupations du sol

et les facteurs physiques.



faible V Cramer)+distances en classes 70.66% 5


fort V Cramer)+distances réelles 68.35% 6

Tableau 10: simulations avec les distances aux occupations du sol et facteurs physiques

Ce tableau nous indique que la combinaison de facteurs aux plus faibles indices de V Cramer est au

final celle qui obtient le meilleur indice d’Accuracy Rate et se révèle donc être la plus efficace à

modéliser les transitions.

Ci-dessous les cartes de transitions potentielles obtenues.


41

La combinaison de facteurs qui sera retenu pour la calibration du modèle prospectif est celle

de la carte n°5 qui parvient à modéliser correctement 70% des transitions de recolonisation à forêt.

La carte de transition potentielle obtenue ressemble à la carte n°4 issu des seuls facteurs physiques

(AR=67.55%). L’ajout des distances aux occupations du sol permet d’augmenter le pouvoir explicatif

et la précision de la modélisation.

4.1.2. Transitions de pelouses à recolonisation Nous allons maintenant définir la meilleure combinaison de facteurs permettant de

modéliser la transition de pelouses vers recolonisation.


distances réelles 50.01% 1b

distances en classes 81.53% 2b


Les distances réelles ne permettent pas d’expliquer et modéliser les changements. Un taux

de 50% indique que les zones de pelouses ont 50% de chance de se transformer en recolonisation et

50% de ne pas se transformer. Ces facteurs ne sont pas du tout appropriés. Les distances en classes

de 200 mètres semblent être capables d’expliquer plus de 80% de la transition.

On constate que la carte 1b n’est pas satisfaisante. Toutes les zones de pelouses peuvent ou

non se transformer en recolonisation. Cette combinaison de facteurs est abandonnée pour cette

transition. La seconde carte situe les zones à fort potentiel à la limite entre zone de versant et zone

de d’altitude. Cette carte ne prend pas en compte les caractéristiques physiques du milieu, les zones

à fort potentiel de changements ne sont définis que d’après les zones ayant changé entre 1983 et

2008. Même si l’Accuracy Rate est satisfaisant il manque les facteurs physiques pouvant influencer la

transition.


42


facteurs physiques (représentations au plus faible

V Cramer) 67.31% 3b

facteurs physiques (représentations au plus fort V

Cramer) 79.97% 4b


Le pouvoir explicatif des facteurs physiques est assez bon. Les représentations graphiques

ayant les plus forts indices de V Cramer permettent de reproduire près de 80% des transitions ayant

eu lieu entre pelouses et recolonisation pour la période 1983-2008.

La carte 3b donne un résultat moins contrasté que la 4b. Les zones à potentiel de transition

moyen s’étendent sur l’ensemble des zones de pelouses existantes. Il n’y a que peu de zones à fort

potentiel de transition. On remarque que ces dernières se situent à limite zone de versant/zone

d’altitude comme pour la carte précédente. Les transitions potentielles représentées sur la carte 4b

présentent la même configuration que sur la 2b, une zone à fort potentiel à la limite supérieure des

versants et une zone à potentiel moyen un peu plus en altitude, cependant ces zones s’étendent

plus vers le Sud sur cette dernière carte.



facteurs physiques (représentations au plus faible V

Cramer) + distances en classes 82.04% 5b

facteurs physiques (représentations au plus fort V Cramer)

+ distances en classes 85.98% 6b


43

La meilleure combinaison de facteurs pour expliquer et modéliser la transition pelouses vers

recolonisation associe les distances aux occupations du sol en classes de 200 mètres et les

représentations des facteurs physiques aux plus forts indices de V Cramer. Elle permet d’expliquer

près de 86% des changements.

La carte 6b sera celle utilisée dans le modèle prospectif. Les zones à fort potentiel de

changements se situent à la lisière versant/altitude. La zone de pelouses se situant au nord-est du

site en zone de versant proche du fond de vallée possède également un fort potentiel de transition.


44

4.1.3. Transitions de pacages à recolonisation

Pour finir il reste à évaluer la meilleure de combinaison de facteurs pour modéliser les

changements de pacages à recolonisation.


distances réelles 68.75% 1c

distances en classes 67.88% 2c


Le pouvoir explicatif des distances aux occupations du sol semble assez bon. L’utilisation de

la représentation en distances réelles semble légèrement plus explicative que celle en zones

tampons de 200 m.

L’utilisation des distances en zones tampons conduit à une carte des transitions potentielles

où l’on a plus de zones à fort potentiel qu’avec l’utilisation des valeurs réelles.



faible V Cramer) 64.75% 3c

facteurs physiques (représentations au plus fort

V Cramer) 68.43% 4c


On peut constater que les seuls facteurs physiques sont à eux seuls tout aussi explicatifs les

distances aux occupations du sol.


45

La distribution des changements potentiels est équivalente pour les deux modes de

représentation. Avec les facteurs physiques comme sels facteurs explicatifs il n’y a pas de zones au

potentiel de transition très fort.


facteurs physiques (représentations au plus faible V

Cramer)+distances réelles 68.38% 5c

facteurs physiques (représentations au plus fort V

Cramer)+distances en classes 72.28% 6c


On constate un pouvoir explicatif plus fort en combinant les facteurs physiques

(représentations aux plus fort V Cramer) et les distances aux occupations du sol en zones tampon de

200 m.

La combinaison de facteurs retenus pour cette transition est donc celle amenant à la carte

6c.


46

4.2. Scénarios des cartes prospectives d’occupation du sol en 2078

4.2.1. Hypothèse tendancielle sans contrainte de gestion L’hypothèse tendancielle ne prend en compte aucune contrainte de gestion agro-

Pastorale Cette hypothèse suppose que l’on continu la même tendance que celle détecté entre 1983

et 2008. Dans ce scénario les changements entre 2008 et 2078 s’effectuent à la même vitesse

qu’entre 1983 et 2008.

4.2.2. Hypothèses de gestion pastorale

4.2.2.a. Hypothèse de gestion tendancielle Le scénario développé ici prend en compte la pression agro-pastorale définit par les

diagnostics agro-pastoraux établis par la Fédération Pastorale de l’Ariège. Grâce à ces documents

nous avons pu définir la pression exercée sur certaines estives de la zone étudiée.

Elle se calcule en divisant le nombre d’unités fourragères prélevées par les animaux par le

potentiel fourrager de l’estive. Nous avions à notre disposition trois diagnostics pastoraux.

-estive de Carla-Rat : le

potentiel fourrager est de 522

184 UF (unités fourragères) et

les animaux en prélèvent

312 169. La pression exercée a

un indice de 0.59. L’estive de

Carla-Rat située dans la vallée

de Souclem est intensément

utilisée, la végétation y est

riche.

-estive de Suc-et-Sentenac : le

potentiel fourrager est de

173 000 UF et les animaux en

prélèvent 146 000. La pression

exercée à un indice de 0.84.

Cette estive connaît une

intense pression agro-pastorale

qui contribue au maintien d’un

paysage ouvert.

-estive de Saleix : le potentiel

fourrager est de 308 204 UF et

les animaux en prélèvent

270 572. La pression exercée à

un indice de 0.87, ce qui en fait

l’estive ayant la plus forte

contrainte. N’étant pas en

possession du diagnostic Figure 24: carte des indices de pression pastorale tendancielle


47

pastorale de chaque estive du site il a fallu regrouper certaines estives. L’indice calculé à partir du

diagnostic de Suc-et-Sentenac est appliqué aux estives de Rabat Gourbit, Massat le Port, la Couillarte

et Montagne d’Ours. Celui de Carla Rat est appliqué aux estives de Tignalbu, les Bazurs, Ritufret en

plus de celle de Carla. Enfin l’indice de pression de l’estive de Saleix n’est appliqué qu’à cette estive.

Les estives restantes se sont vues attribuer un poids moyen de 0.5 sauf l’estive de Bassiès

l’Artigues n’étant que très peu utilisé son indice de pression a été fixé à 0.15.

4.2.2.b. Hypothèse de gestion différenciée Le quatrième et dernier

scénario part de l’hypothèse

que seules les estives à forte

pression

agro-pastorale seront

maintenues dans le futur. On

leur applique alors un indice de

pression maximal de 1 et les

autres estives tombent à zéro.

Les troupeaux des estives

abandonnées migrent vers

celles qui sont maintenues.

Figure 25: cartes des indices de pression pastorale différenciés


48

4.3. Analyse des cartes prospective

4.3.1. Carte de l’hypothèse tendancielle-hypothèse basse (scénario 1)

En comparant la carte d’occupation du sol de 2008 avec celle donnée par l’hypothèse

tendancielle pour 2080 on constate que la plupart des zones de recolonisation se situant sur les

versants se sont transformées en surface boisée. Les zones de recolonisation se trouvant au nord du

site à proximité des zones de pacages sont restées inchangées.

Les zones de pacages ne se sont que très peu transformées en zone de recolonisation. On ne

constate le passage que de 8 ha de pacage à recolonisation.

332 ha de pelouses se sont transformés en surface boisée. Cette surface se situe à la limite entre

zone de versants et zone d’altitude. La plus grande partie du phénomène d’afforestation se passe

dans la moitié sud de la zone de versant. Cette évolution est cohérente avec la remontée de la limite

supra forestière déjà constaté entre 1983 et 2008.

Une zone de forêt commence à se développer dans le secteur de Bassiès.

Malgré le phénomène de déforestation observé entre 2003 et 2008 en zone de fond de vallée ce

secteur connait une fermeture entre 2008 et 2080. Les zones de recolonisation présentes proximité

se transforment en forêt.

Figure 26: carte d'occupation du sol en 2008 et carte prospective de l'occupation du sol

en 2080-hypothèse tendancielle


49

On peut constater deux zones où l’on retrouve deux évolutions différentes selon les scénarios. En

zone de versant au nord du site où l’on constate une fermeture plus importante et à proximité

d’Auzat (zones représentées en vert dans l’annexe 3 carte 1).

Quel que soit le scénario tendanciel utilisé, (hypothèse moyenne ou basse), on constate une

poursuite de la fermeture des paysages avec une remontée de la forêt en zone d’altitude. L’avancée

des zones de recolonisation a certainement été sous-estimée par le modèle. Il n’y a qu’une toute

petite zone de pacage au nord (8 ha) qui se transforme en zone de recolonisation ainsi que 15 ha de

pelouses éparpillés sur la zone de versant

4.3.2. Carte de l’hypothèse de la gestion pastorale tendancielle (scénario 2)

Pour les deux scénarios suivants nous appliquerons les cartes de contraintes à la matrice de

transition correspondant à l’hypothèse basse de changements pour 2078. Nous avons ici appliqué la

carte de contrainte des estives avec un poids calculé à partir des diagnostics pastoraux. Grâce à la

carte de pression pastorale (cf. figure 24) nous avons appliqué les poids de contrainte suivants (dans

LCM une contrainte absolue=0, pas de contrainte=1) :

-estive de Bassiès :0.85 -estive du Carla-Rat :0.41 -estive de Saleix :0.13 -estive de Goulier :0.5 -

estive de Suc-et-Sentenac :0.16 -

estive d’Izourt/Gnioure :0.5

L’indice de contrainte est égale

à : 1–indice de pression

pastorale.

L’application de cette

carte de contrainte entraîne une

minimisation de la fermeture du

paysage. En comparant cette

carte avec celle obtenue grâce à

l’hypothèse basse (cf. annexe 3

carte 1) peut constater que les

zones d’estive aux poids les plus

forts (Saleix et Suc-et-Sentenac)

gagnent très peu en surfaces

boisées. Pour la zone de l’estive

de Saleix les changements ont

lieu en fond de vallée proche

d’Auzat plutôt qu’en zone de

versant. Dans la zone de l’estive

de Suc-et-Sentenac la remontée

de la surface boisée en altitude

est freinée. Dans l’estive de

Bassiès le développement de la

surface boisée est moins

important que dans les scénarios

sans contrainte de gestion Figure 27: carte prospective de l'occupation du sol en 2080-

hypothèse de gestion pastorale tendancielle


50

pastorale. Ici la fermeture du paysage se passe sur la zone de versant à l’Est de Bassiès. Dans la zone

d’estive du Carla l’augmentation des surfaces boisées est également moins importante que dans les

deux scénarios précédents.

L’application de la carte de contrainte nous permet d’appréhender l’évolution possible de la

fermeture du paysage si l’utilisation des estives est maintenue tel qu’aujourd’hui. On constate que la

limite supra-forestière monte moins haut en altitude en revanche la fermeture est plus importante

sur les zones de versant et de fond de vallée. Ce type de gestion est susceptible d’entrainer la baisse

de l’afforestation en zones d’altitude et l’accélération de la fermeture des zones de versant et de

fond de vallée.

4.3.3. Carte de l’hypothèse de la gestion pastorale différenciée (scénario 3)

La carte de contrainte appliquée ici (cf. figure25) envisage un scénario de gestion pastorale

dans lequel seules les estives à plus forte pression pastorale seront maintenues, toutes les autres

étant abandonnées. Les estives protégées sont Suc-et-Sentenac, Saleix et Carla-Rat. On suppose que

les troupeaux des estives abandonnées sont ramenés sur les estives maintenues. Les troupeaux de

Bassiès sont amenés sur l’estive de Saleix. Ceux d’Izourt/Gnioure migrent à l’estive de Carla-Rat et

ceux de Goulier viennent sur

l’estive de Suc-et-Sentenac.

Cette hypothèse prévoit un gain

de 910 ha entre 2008 et 2080.

En comparant les deux

scénarios de gestion pastorale

(cf. annexe 3 carte 3), on

constate qu’ici la zone d’estive

de Bassiès étant abandonnée la

forêt s’y développe plus. La zone

de versant à l’est de cette estive

s’enforeste également plus et on

note une remontée de la zone

de recolonisation en altitude.

L’évolution de Suc-et-

Sentenac est similaire dans les

deux scénarios, c’est-à-dire une

stabilité par rapport à 2008.

L’estive de Saleix ne gagne pas

en surface boisée non plus.

L’estive de Carla-Rat,

représentant une zone de

contrainte absolue dans ce

second scénario le gain en

surface boisée est nul alors que

le scénario précédent envisage

Figure 28 : carte prospective de l'occupation du sol en 2080-hypothèse

de gestion différenciée


51

une aforestation dans les zones des Bazurs Puljols et Tignalbu.

La plupart des gains en surfaces boisées propres à cette hypothèse se déroulent dans l’estive

de Bassiès l’Artigues. Si on compare pour terminer cette carte avec celle obtenue par l’hypothèse

basse (cf. annexe 3 carte 2) on remarque encore une nette fermeture de la zone de Bassiès.

Ce type de gestion entraînerait un arrêt de la reforestation dans les zones protégées. La pression

pastorale y étant tellement forte la végétation ne peut s’y développer. On note qu’en parallèle la

zone la plus touchée par l’afforestation et donc par une fermeture du paysage serait celle de l’estive

de Bassiès.

5 . Discussion

52

5. Discussion

5.1. Fonctionnement du modèle Lors de la production des cartes prospectives un problème lié au fonctionnement du modèle

a été mis en évidence. En effet les changements vers les surfaces boisées sont largement sous-

estimés dans les cartes présentées précédemment. Cela provient d’une incapacité du modèle à

simuler les processus de changement d’un type d’occupation vers une autre, présentant des états

intermédiaires, alors que c’est l’approche qui avait été adoptée d’un point de vue conceptuel. Le

modèle LCM estime, à partir de deux cartes d’entrée séparées de plusieurs années, les quantités de

changements futurs à partir d’une méthode probabiliste. Ainsi, entre 1983 et 2008, le modèle a

« constaté » une transition depuis des pelouses directement vers la forêt, ce qui d’un point de vue

conceptuel n’est pas possible. N’ayant pas tenu compte de cette transition, la simulation de la

recolonisation estimée par le modèle, n’est pas suffisante pour simuler une augmentation annuelle

variant entre 80 à 110 ha/an de forêts selon les hypothèses basse et haute respectivement. Ceci est

d’autant plus vrai que l’horizon des scénarios, est bien supérieure à la durée entre les deux dates des

données d’entrée.

D’un point de vue technique, le modèle calcule les surfaces à simuler pour l’ensemble de la

période future. S’il était en mesure, de faire évoluer au cours de la simulation ces surfaces, en

fonction des surfaces de recolonisation disponibles et des surfaces de forêts à atteindre, alors il

serait adapté pour simuler les processus de changements visant. En d’autres termes, ce modèle ne

permet que de simuler les pattern paysagers, et non les processus qui les produisent.

5.2. Solutions envisagées Nous pouvons envisager plusieurs possibilités pour remédier à ce problème :

(1) changer de modèle et utiliser par exemple CLUE ou DYNAMICA qui en mesure de recalculer

de nouvelles surfaces les années intermédiaires)

(2) rentrer manuellement dans la matrice utilisée les quantités et probabilités de changements

attendus qui auront été définis empiriquement sur la base des analyses des cartes

antérieures

(3) relancer le modèle en prenant en compte la transition de pelouses à forêt pour ainsi

augmenter la quantité de changements à allouer à la forêt

Nous avons choisi d’utiliser cette dernière solution. Les cartes suivantes présentent les cartes

prospectives à l’horizon 2080 (hypothèses haute et basse) en intégrant la transition pelouses à

surfaces boisées aux trois transitions présentées précédemment, ainsi que les cartes intégrant les

hypothèses de gestion pastorale tendancielle et différenciée.

Les facteurs, influençant cette transition qui ont été retenus, ont été définis sur la base des facteurs

identifiés pour les transitions précédentes (cf. tableau 17)

5 . Discussion

53

5.3. Nouvelles cartes prospectives Nous avons choisi d’utiliser cette dernière solution. Les cartes suivantes présentent les cartes

prospectives à l’horizon 2080 (hypothèses haute et très haute) en intégrant la transition pelouses à

surfaces boisées aux trois transitions présentées précédemment, ainsi que les cartes intégrant

l’hypothèse de gestion pastorale tendancielle. La carte produite avec la carte de gestion pastorale

différenciée a été abandonné : la transition ajoutée augmente significativement les quantités de

surface boisée à alloue et à cause des fortes contraintes imposées par les estives protégées le

modèle ne parvient pas à les placer

5.3.1. Nouvelle transition Nous exposerons ici les facteurs explicatifs et la carte de transitions potentielles relatifs à la

transition pelouses à surfaces boisées. La combinaison de facteurs retenus s’est effectuée de

manière empirique d’après les combinaisons précédemment retenues.

pelouse à forêt

facteurs représentation graphique V Cramer

pentes 10% 0.1236

exposition classes 0.2157

distance à la forêt existante classes de 200m 0.3009

distance à la recolonisation existante classes de 200m 0.26

distance à pelouse existante classes de 200m 0.1725

MNT 200m 0.2583

localisation des trois zones réel 0.2833

topographie des versants réel 0.1795

Tableau 17: combinaison de facteurs pour la transition pelouses à surfaces boisées

On constate que la transition de pelouses à surface

boisée traduit une remontée en altitude des zones de forêt. Les

zones les plus susceptibles de changer se situent à la limite

entre zone de versant et zone d’altitude.

Nous allons maintenant exposer les cartes prospectives

obtenues en injectant cette nouvelle transition au modèle. On

peut constater en analysant la matrice de transition (cf. annexe2

tableaux 1 et 2) que la quantité de changement prévu vers les

surfaces boisée est nettement supérieures à celle des scénarios

précédents.


facteurs physiques (représentations au

plus fort V Cramer)+distances en classes 93.32% 7

5 . Discussion

54

5.3.2. Hypothèse haute (scénario 4)

Grâce à l’ajout de la nouvelle transition le gain en surface boisée et en zone de recolonisation

est beaucoup plus important. On gagne ici près de 2000 ha (forêts et recolonisation confondues)

alors qu’on ne gagnait qu’un peu plus de 100 ha avec les scénarios précédents. Preuve indéniable

que le modèle utilisé avait très largement sous-estimé le gain possible en forêt d’ici 2080 et que la

prise en compte ou non d’une transition peut remettre en cause les résultats obtenus. N’ayant pas

de connaissances a priori sur l’incapacité du modèle à générer les processus de changements nous

n’avons pu que constater

celle-ci après l’analyse des

premières cartes

prospectives produites.

Les analyses de

changements (Houet et al.

2012) ayant mis en avant

une évolution annuelle

variant d’une vingtaine à

une centaine d’hectares

par an depuis 1942, ne

gagner que 116 ha sur 80

ans (soit à peine 2 ha/an)

ne semblait pas une

évolution logique.

L’analyse de la

matrice de transition (cf.

annexe2 tableau2) nous

prouve que la transition

de pelouses à surface

boisée à bien été prise en

compte (113256 pixels), le

passage de recolonisation

à surface boisée est

également plus important

que dans les scénarios

précédents (116402 pixels

contre 8314).

L’analyse de la

carte nous indique une

remontée en altitude des

zones de forêt et de

recolonisation. Au nord du

site on observe un important développement de zones de recolonisation en périphérie des zones de

surfaces boisées. La zone de Bassiès se ferme suite à la descente de la forêt et de la recolonisation

qui arrivent des zones de versants proches. La dynamique de fermeture de cette zone n’est pas

encore correctement traduit car on est face ici à une recolonisation par les conifères (beaucoup plus

rapide que par les feuillus) et nous n’avons pas différencié les forêts de feuillus et de conifères dans

le modèle. On peut donc supposer qu’il subsiste encore une minimisation du phénomène de

fermeture du paysage.

Figure 29: carte prospective d’occupation du sol en 2080-hypothèse haute

5 . Discussion

55

Le fond de vallée se ferme complètement autour des zones urbanisées et de cultures (une

transition des cultures vers les zones de recolonisation et de surface boisée avait été détecté mais

non pris en compte dans le modèle, on peut cependant supposer que d’ici 2080 la surface occupée

par les cultures continue à baisser). Une longue bande de recolonisation se développe à l’est du site,

au sud la forêt se développe en montant en altitude mais peu de nouvelles zones de recolonisation

se développent. Ces dernières colonisent plus de surface dans la moitié nord du site. Avec ce

scénario la surface boisée atteint 45% du site (contre 36.08% en 2008 et à peine plus de 37% avec le

scénario 1).

5.3.3. Hypothèse très haute (scénario 5)

Dans ce scénario avec une hypothèse très haute de gain en surface boisée on arrive à une

fermeture du site atteignant 47.5%. Les zones de forêt et de recolonisation représentent 2280 ha,

soit un gain de près de 30 ha

par an.

La matrice de

transition (cf. annexe2

tableau3) nous indique une

augmentation de la surface

concernée par la transition

pelouses à surfaces boisées

(158695 pixels contre

113256 dans les scénarios

précédents) ainsi que

recolonisation à surfaces

boisées (116402 pixels

contre 119027).

La carte ci-contre

nous indique que la surface

boisée supplémentaire se

développe sur les versants

du sud de la zone ainsi que

dans la zone de Bassiès.

Dans cette zone la forêt est

beaucoup plus développée

que dans le scénario

précédent. L’évolution des

zones d’altitude au nord ne

varie quant à elle quasiment

pas.

Figure 30: carte prospective de l'occupation du sol en 2080-hypothèse très haute

5 . Discussion

56

5.3.4. Hypothèse de gestion pastorale tendancielle (scénario 6)

Ce dernier scénario applique les contraintes spatiales de la carte de gestion pastorale

tendancielle à la quantité de changements prévue par l’hypothèse haute.

Les changements se localisent principalement dans la moitié sud du site. Comparativement à

la carte sans contrainte de gestion (cf. annexe3 carte5) on assiste à une recolonisation de la zone de

Bassiès encore plus

importante. Ce phénomène

est lié à la faible contrainte

appliquée à cette zone en

comparaison de celle

appliquée à l’estive de Saleix.

Cette dernière par rapport

aux scénarios précédents

s’enfriche moins. Les zones de

recolonisation et de forêt ne

montent pas au-delà de

1500m contre 1800 à 1900m

dans les deux scénarios

précédents. L’estive de Suc-

et-Sentenac connaît le même

phénomène. Dans le scénario

4 les surfaces boisées

colonisent les zones d’altitude

jusqu’à 1700 m ; 1900 m dans

le scénario 5 et 1500m dans le

scénario 6. La prise en compte

d’une gestion pastorale

tendancielle implique un recul

de la limite haute des surfaces

boisées de 200m.

Dans l’estive de Carla

la zone de recolonisation

atteint ici 1700m contre

1800m dans les hypothèses 4

et 5. On constate que la prise

en compte d’un système de

gestion agropastoral entraine un

recul de la limite supra-forestière allant de 100 à 300m. L’usage et le maintien d’une activité agro-

pastorale semble indispensable à la préservation de paysages de versants ouvert. On constate que le

maintien de quelques estives à la pression pastorale élevée entraîne une afforestation des estives de

moindre qualité.

Figure 31: carte prospective de l’occupation du sol en 2080-hypothèse haute

gestion pastorale tendancielle

5 . Discussion

57

5.4. Résultats des différents scénarios

Tableau 18: résumé des caractéristiques des différents scénarios

Le tableau ci-dessus présente les différentes combinaisons utilisées pour les scénarios. Les

cartes de contraintes influant sur la localisation des changements (zones où du changement peut

s’opérer ou non) ont été couplé à deux hypothèses de quantité. L’hypothèse basse est celle où le

modèle à sous-estimé les transitions vers les zones de forêt. L’hypothèse haute et l’hypothèse très

haute ont été complétées par une quatrième transition (pelouses à surfaces boisées).

Ci-dessous un graphique résumant les quantités de surfaces boisées prévues par les

différents scénarios. On note la nette différence entre les scénarios 1, 2 et 3 et le scénario 6.

Figure 32: gain en surface boisée d'ici 2080 d'après les scénarios

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080

Evolution de la surface boisée suivant les différents

scénarios

évolution 1942-2008 évolution scénarios 1,2 et 3

évolution scénatios 4 et 5 évolution scénario 6

quantités des changements

localisation des changements basse haute très haute

pas de contrainte scénario 1 scénario 4 scénario 5

hypothèse tendancielle scénario 2 scénario 6

hypothèse différenciée scénario 3

6 . Conclusion

58

6. Conclusion La méthodologie déployée durant cette étude afin d’établir une cartographie de la vallée du Haut-

Vicdessos vient étayer la base de données déjà disponible sur cette dernière et confirme l’utilité

d’une classification orientée objet pour réaliser un tel travail.

Cette mise à jour a permis de réaliser une analyse statistique des dynamiques de changement

d’occupation et d’usage des sols depuis 1942 jusqu’en 2008 venant ainsi compléter le travail

présenté par Houet et al. (2012). Ces analyses visant à quantifier, localiser et identifier les processus

de transition entraînant un changement d’occupation du sol ont mis en évidence des dynamiques

différenciées pour les différentes zones de la vallée. On a pu identifier une accélération de la

fermeture du milieu en zone de versant et d’altitude et son ralentissement en fond de vallée pour la

dernière période 2003-2008.

Afin d’évaluer l’évolution future possible des zones de surface boisée nous avons utilisé une

démarche de modélisation prospective. Les scénarios d’évolution basés sur les facteurs

biogéographiques et/ou différents systèmes de gestion agro-pastorale ont pu mettre en avant un

gain en surface boisée allant jusqu’à 2000 ha d’ici 2080.

Ce travail réalisé avec le modèle Land Change Modeler a également permis de mettre en avant son

incapacité à simuler les processus de changement, il se révèle plus compétent pour simuler

simplement le passage d’un pattern paysager à un autre.

Les différents scénarios permettent de mettre en lumière le rôle des pratiques agro-pastorales dans

le maintien d’un paysage de montagne ouvert.

On constate que si ces usages disparaissent nous aboutirons petit à petite à un paysage de versant

totalement fermé et une remontée de plus en plus haut en altitude de la limite supra-forestière.

Il serait intéressant de relancer la modélisation prospective en utilisant un modèle plus adapté (CLUE

par exemple), tout en différenciant les feuillus et les conifères afin d’obtenir une représentation plus

fine des dynamiques de recolonisation propres à chacun de ces types de forêt.

« Régler le présent d’après l’avenir déduit du passé ». Auguste Comte

59

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62

Table des matières Résumé/abstract ...................................................................................................................................................... 1

Liste des abréviations .............................................................................................................................................. 4

1. Introduction ................................................................................................................................................... 6

2. Méthodologie .............................................................................................................................................. 10

2.1. Présentation des données .............................................................................................................................. 10

2.1.1. Les différentes dates ........................................................................................................................ 10

2.1.2. La nomenclature utilisée ................................................................................................................. 11

2.2. Le découpage de la zone .............................................................................................................................. 12

2.3. Approche méthodologique ........................................................................................................................... 15

2.3.1. Réalisation de la carte d’occupation du sol de 2008 ....................................................................... 15

2.3.2. Homogénéisation des données ........................................................................................................ 17

2.3.3. Les indices utilisés pour caractériser la fermeture des milieux ....................................................... 18

2.3.3.a. L’indice R ................................................................................................................................... 18

2.3.3.b. L’indice A1 ................................................................................................................................. 18

2.3.3.c. L’indice A2 ................................................................................................................................. 18

2.4. Modèle : présentation ................................................................................................................................... 19

2.4.1. Modèle et modèle prospectif ........................................................................................................... 19

2.4.2. LCM ................................................................................................................................................ 21

2.4.2.a. Les facteurs explicatifs et leur représentation spatiale ................................................................ 21

2.4.2.b. Les transitions retenues ............................................................................................................... 23

3. Analyse des changements .......................................................................................................................... 25

3.1. Occupation du sol du site d’étude ................................................................................................................ 25

3.1.1. Les types d’occupation du sol du site dans son ensemble ............................................................... 25

3.1.2. Les types d’occupation du sol en zones d’altitude .......................................................................... 27

3.1.3. Les types d’occupation du sol en zone de versants ......................................................................... 28

3.1.4. Les types d’occupation du sol en zone de fond de vallée ................................................................ 29

3.2. Fermeture : combien, quelle vitesse, comment ............................................................................................ 30

3.2.1. Indicateurs de fermeture des milieux .............................................................................................. 30

3.2.1.a. R.................................................................................................................................................. 30

3.2.1.b. A1 ............................................................................................................................................... 30

3.2.1.c. A2 ............................................................................................................................................... 31

3.2.2. Dynamique de fermeture du milieu : les transitions ........................................................................ 32

3.2.2.a. En zone d’altitude ....................................................................................................................... 32

3.2.2.b. En zone de versant .................................................................................................................. 33

3.2.2.c. En zone de fond de vallée ........................................................................................................... 34

63

4. Modélisation prospective ............................................................................................................................. 36

4.1. Evaluation des facteurs ................................................................................................................................. 36

4.1.1. Transition recolonisation vers forêt ................................................................................................. 38

4.1.2. Transitions de pelouses à recolonisation ......................................................................................... 41

4.1.3. Transitions de pacages à recolonisation .......................................................................................... 44

4.2. Scénarios des cartes prospectives d’occupation du sol en 2078 .................................................................. 46

4.2.1. Hypothèse tendancielle sans contrainte de gestion .......................................................................... 46

4.2.2. Hypothèses de gestion pastorale ...................................................................................................... 46

4.2.2.a. Hypothèse de gestion tendancielle ......................................................................................... 46

4.2.2.b. Hypothèse de gestion différenciée .......................................................................................... 47

4.3. Analyse des cartes prospective ..................................................................................................................... 48

4.3.1. Carte de l’hypothèse tendancielle-hypothèse basse (scénario 1) ................................................ 48

4.3.2. Carte de l’hypothèse de la gestion pastorale tendancielle (scénario 2) ........................................... 49

4.3.3. Carte de l’hypothèse de la gestion pastorale différenciée (scénario 3) ............................................ 50

5. Discussion .................................................................................................................................................... 52

5.1. Fonctionnement du modèle .......................................................................................................................... 52

5.2. Solutions envisagées .................................................................................................................................... 52

5.3. Nouvelles cartes prospectives....................................................................................................................... 53

5.3.1. Nouvelle transition .......................................................................................................................... 53

5.3.2. Hypothèse haute (scénario 4) .......................................................................................................... 54

5.3.3. Hypothèse très haute (scénario 5) ................................................................................................... 55

5.3.4. Hypothèse de gestion pastorale tendancielle (scénario 6) ............................................................... 56

5.4. Résultats des différents scénarios ................................................................................................................. 57

6. Conclusion .................................................................................................................................................... 58

Bibliographie ......................................................................................................................................................... 59

Table des matières ................................................................................................................................................. 62

Liste des tableaux .................................................................................................................................................. 64

Liste des figures .................................................................................................................................................... 65

Liste des annexes .................................................................................................................................................. 66

Annexes ................................................................................................................................................................ 67

64

Liste des tableaux Tableau 1: cartes d’occupation du sol et leurs auteurs ...................................................... 10

Tableau 2: critères ayant servis à la distinction des zones d'altitude, de versants et de fond de

vallée .................................................................................................................. 12

Tableau 3: caractéristiques des transitions retenues ......................................................... 24

Tableau 4 : indicateur R ............................................................................................ 30

Tableau 5: indicateur A1 ........................................................................................... 30

Tableau 6: indicateur A2 ........................................................................................... 31

Tableau 7 : indices V Cramer pour les facteurs utilisés ...................................................... 37

Tableau 8: simulations avec les distances aux occupations du sol ......................................... 38

Tableau 9: simulations avec les facteurs physiques ........................................................... 39

Tableau 10: simulations avec les distances aux occupations du sol et facteurs physiques ............. 40

Tableau 11: simulations avec les distances aux occupations du sol ........................................ 41

Tableau 12: simulations avec les facteurs physiques ......................................................... 42


Tableau 14: simulations avec les distances aux occupations du sol ........................................ 44

Tableau 15: simulations avec les facteurs physiques ......................................................... 44


Tableau 17: combinaison de facteurs pour la transition pelouses à surfaces boisées ................... 53

Tableau 18: résumé des caractéristiques des différents scénarios ......................................... 57

65

Liste des figures

Figure 1 : localisation du site d’étude de l’OHM Haut-Vicdessos ............................................. 6

Figure 2: site de l'OHM et site étudié .............................................................................. 7

Figure 3: légende utilisée pour la classification de 2008 ..................................................... 11

Figure 4 : altitudes des zones ..................................................................................... 13

Figure 5: pentes des zones ......................................................................................... 14

Figure 6: exemple de segmentation et de classification ..................................................... 15

Figure 7: fenêtre des paramètres de la segmentation dans e-Cognition .................................. 16

Figure 8: exemple de subset ....................................................................................... 16

Figure 9: image infra-rouge de 2008 utilisée pour réaliser la classification et zone commune à toutes

les dates ............................................................................................................... 17

Figure 10: fonctionnement du modèle LCM (in Aguejdad. et Houet., 2008) .............................. 19

Figure 11: cartes des transitions retenues ...................................................................... 22

Figure 12: cartes des transitions retenues ...................................................................... 23

Figure 13: diagramme des différents types d’occupation et d’usage du sol sur l’ensemble du site . 25

Figure 14: diagramme de la surface boisée pour chaque zone et le site entier ......................... 26

Figure 15: diagramme des types d’occupation et d’usage du sol en zones d’altitude .................. 27

Figure 16: diagramme des différents types d’occupation du sol composant ............................. 27

Figure 17: diagramme des différents types d’occupation et d’usages du sol en zones de versants .. 28

Figure 18: diagramme des différents types d'occupation du sol composant la ........................... 28


.......................................................................................................................... 29

Figure 20: diagramme des différents types d'occupation et d'usage du sol en zones ................... 29

Figure 21: principales transitions en zones d'altitude ......................................................... 32

Figure 22: principales transitions en zones de versant ....................................................... 33

Figure 23: principales transitions en zones de fond de vallée ............................................... 34

Figure 24: carte des indices de pression pastorale tendancielle ............................................ 46

Figure 25: cartes des indices de pression pastorale différenciés ........................................... 47

Figure 26: carte d'occupation du sol en 2008 et carte prospective de l'occupation du sol ............. 48

Figure 27: carte prospective de l'occupation du sol en 2080-hypothèse de gestion pastorale

tendancielle .......................................................................................................... 49

Figure 28 : carte prospective de l'occupation du sol en 2080-hypothèse de gestion différenciée .... 50

Figure 29: carte prospective d’occupation du sol en 2080-hypothèse haute ............................. 54

Figure 30: carte prospective de l'occupation du sol en 2080-hypothèse très haute ..................... 55

Figure 31: carte prospective de l’occupation du sol en 2080-hypothèse haute gestion pastorale

tendancielle .......................................................................................................... 56

Figure 32: gain en surface boisée d'ici 2080 d'après les scénarios .......................................... 57

66

Liste des annexes

Annexe1 : cartes d’occupation du sol…………………………………………………………………………………………….p 71

Annexe2 : matrices de transition utilisées pour les cartes prospectives…………………………………………p 74

Annexe3 : cartes de comparaison des gains en surfaces boisées entre les différents

scénarios……………………………………………………….………………………………………………………………………………p 75

67

Annexes Annexe1 : cartes d’occupation du sol

1942 1962 1983

68

Cultures en terrasse

Forêt mixte

Pelouses landes

2003 2008

Surfaces

Pelouses rocheuses

Neige

Surfaces en eau

Pâturages

Forêt de feuillus

Cultures, prairies f. de vallée

Bocages

Prairies de fauche

Zone de recolonisation

Forêt de conifères

Routes et chemins

Zones urbanisées

Aménagements

Bas vacants

Cultures, prairies de versant

69

Annexe2 : matrices de transition utilisées pour les cartes prospectives

cells in: expected to transition to:

cultures pacages pelouses urbanisation surfaces boisées recolonisation eau neige surfaces minérales

cultures 16071 0 0 0 0 0 0 0 0

pacages 0 12569 0 0 0 113 0 0 0

pelouses 0 0 852209 0 0 4966 0 0 0

urbanisation 0 0 0 18149 0 0 0 0 0

surfaces boisées 0 0 0 0 474340 0 0 0 0

recolonisation 0 0 0 0 8314 141670 0 0 0

eau 0 0 0 0 0 0 21910 0 0

neige 0 0 0 0 0 0 0 34452 0

surfaces minérales 0 0 0 0 0 0 0 0 180172

Matrice utilisée pour les scénarios 1, 2 et 3



cultures 16071 0 0 0 0 0 0 0 0

pacages 0 11098 0 0 0 1584 0 0 0

pelouses 0 0 674388 0 113256 69531 0 0 0

urbanisation 0 0 0 18149 0 0 0 0 0


recolonisation 0 0 0 0 116402 33582 0 0 0

eau 0 0 0 0 0 0 21910 0 0

neige 0 0 0 0 0 0 0 34452 0


Matrice utilisée pour les scénarios 4 et 6

70



cultures 16074 0 0 0 0 0 0 0 0

pacages 0 11677 0 0 0 1003 0 0 0

pelouses 0 0 630494 0 158695 68159 0 0 0

urbanisation 0 0 0 18147 0 0 0 0 0


recolonisation 0 0 0 0 119027 30957 0 0 0

eau 0 0 0 0 0 0 21912 0 0

neige 0 0 0 0 0 0 0 34446 0


Matrice utilisée pour le scénario 5

71

Annexe3 : cartes de comparaison des gains en surfaces boisées entre les deux scénarios de gestion pastorale et l’hypothèse

tendancielle de 2080

1 2 3

72

5 4

cartographie et modélisation des changements...

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