L’analyse des changements d’occupation du sol consiste à comparer plusieurs états successifs d’un même territoire en analysant les caractéristiques spatio-temporelles des changements détectés ou estimés. Les modalités méthodologiques (techniques, conceptuelles, normatives) d'observation, de comparaison, de prise en compte de différentes variables ont amené un développement conceptuel riche. Cette richesse vient de la multiplicité des sources de création de ces normes et termes méthodologiques : programmes de recherche, instances internationales, développement d’outils d’observation et de bases de données, etc. Etant donné la diversité des travaux portant sur les changements d’occupation du sol, les concepts à maîtriser sont très nombreux. Les concepts qui sont centraux dans nos travaux sont :
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: 1 - Végétation climacique 2 - Artificialisation faible 3 - Artificialisation assez faible 4 - Artificialisation moyenne 5 - Artificialisation assez forte 6 - Artificialisation forte 7 - Milieux artificiellement dépourvus de végétation.
Paysage, territoire, sols, terres
Mot à l’historique important (Luginbühl, 1989), le paysage est un concept au centre de plusieurs approches théoriques, écologie, approche culturaliste, etc. importance de la perception : le paysage, c’est ce qui est vu. Le concept de paysage induit l’interprétation, une vision particulière marquée par une grille de lecture. Le territoire induit plutôt une appropriation socio-économique et politique. Les travaux sur l’occupation du sol tentent de rendre l’objet plus neutre en parlant de sol,
terre, zone. C’est le cas, en particulier des travaux sur l’occupation du sol dans le contexte des flux de
GES.
Occupation, utilisation
La dualité entre occupation du sol (couverture physique) et utilisation (ou usage) du sol est utile pour décrire séparément ces deux aspects de l’espace (Di Gregorio et Jansen, 1998 ; Batista e Silva 2011 ; Comber, 2005). Néanmoins, cette distinction aujourd’hui classique (voir nomenclature TerUti ; LUCAS ou OCSGE par exemple) soulève en fait de nombreuse difficultés (voir section 3.3.3). De plus, l’occupation du sol n’a pas toujours simplement signifié la couverture biophysique : cette notion a aussi synthétisé à la fois le couvert végétal et le degré d’ « artificialisation » (on dirait aujourd’hui : d’usage), par exemple dans les cartes du CEPE/CNRS (Godron et al, 1968) dans le code écologique du CEPE, la notion d'occupation des terres combine la structure de la végétation, l'influence de l'homme, la composition floristique.
Interface et interaction
Pour décrire, expliquer et modéliser le fonctionnement spatio-temporel complexe du paysage, il convient d’en faire le lieu de l’interface entre nature et sociétés (Jollivet, 1992 ; Le Fur et Hervé, 2009). La compréhension est ainsi centrée sur l’interaction entre systèmes sociaux et biophysiques, de manière à interpréter le plus justement possible les observations de terrain, sans oublier de prendre en compte l’une des dimensions. Pour l’occupation du sol en particulier, cette dimension fondamentale d’interface est généralement traduite par l’idée d’interaction entre occupation biophysique et
utilisation fonctionnelle liée à la gestion et à l’usage.
Formes et processus
L’occupation des terres n’est pas un simple attribut ‘donné’ du territoire mais un résultat, un ensemble de caractéristiques concrètes qui découlent largement de son usage (Brown et Duh, 2004, Bouma, 2006). Les deux composantes occupation-utilisation, l’observation et l’interprétation, le fait et le droit, renvoient au binôme mécaniste formes-processus classique en géographie physique : la question de la forme en particulier soulève celle de la reconnaissance et de la représentation des limites, de leur persistance (Groupe Dupont, 2004), et de l’héritage des formes (Chouquer, 2000). L’analyse paysagère via l’écologie du paysage et les études quantitatives distingue en effet toujours
pattern et process. Cette dualité entre la forme et la fonction d’une part est rappelée par Pinchemel
(1999) « nous vivons dans un univers de formes, et de formes colorées ; c’est par les formes que nous
saisissons les fonctions ». Classiquement, on considère le primat de la fonction sur la forme : l’usage
définit l’occupation, des processus humains ou naturels résultent la « luxuriance des formes » (Le Bras, 2003, p. 376) ; mais les formes ont-elles aussi des effets sur les processus (Turner, 1989 ; Nagendra, et al. 2004)
Les métriques du paysage
L’écologie du paysage a développé un cadre précis pour la quantification des changements de l’occurrence des habitats, en prenant en compte leurs caractéristiques spatiales. La quantification des formes permet de caractériser la richesse de la composition et la configuration d’un paysage, sa diversité, son hétérogénéité ou homogénéité, les continuités et discontinuités, et ce via des indices
quantitatifs (Forman et Godron, 1986 ; Burel et Baudry, 1999). Ces indices reflètent avant tout la résolution spatiale (et thématique) de la représentation de ce paysage : c’est en cela qu’ils peuvent participer à l’évaluation de l’impact de ces résolutions sur la pertinence des formes et des changements détectés. Ces indices sont nombreux et ont été développés dans le cadre des techniques d’analyse spatiale automatique permise par les systèmes d’information géographiques (SIG) et en particulier par le logiciel FragStat (McGarigal et Marks 1995) pour ArcGis. Ils sont listés dans Wu et al. (2004)1. La plupart de ces indices renseignent sur des caractéristiques des cartographies qui entrainent une capacité différenciée à saisir la complexité paysagère et à détecter les changements. Ainsi l’indice NC (nombre de classes) caractérise le plus simplement la diversité paysagère mais n’est pertinent que pour comparer des zones différentes d’une même carte, car il dépend directement de la résolution thématique de la nomenclature utilisée. L’indice PD (Patch density, densité de parcelles, nombre moyen de polygones pour une unité de surface) est un indicateur de fragmentation du paysage. Dans la figure ci-dessous, deux paysages simulés sont composés chacun des mêmes classes, dans les mêmes proportions: leur composition est similaire mais leur configuration est différente. Cette différence peut se retrouver entre deux cartes qui n’ont pas la même résolution spatiale. Dans ce cas une simple analyse des quantités de surfaces changeantes ne permettra pas de saisir ce qui fait réellement la différence entre les deux, à savoir la configuration des surfaces au sein de l’espace.
Fig. 3.5 Composition et configuration
L’indice ED (edge density, densité de bordures exprimé en linéaire de bordures par unité de
surface) permet de décrire le degré de sinuosité des bordures des polygones. Cet indice illustre
l’importance de la forme des limites entre les espaces, mais ne décrit que la façon dont une donnée détecte (en fonction de sa résolution spatiale) et représente ces limites (voir 3.3.2). D’autres indices et outils (comme le transect) permettent de qualifier l’hétérogénéité, la lacunarité et la texture du paysage (Gustafson, 1998). L’usage courant de ces indices n’est cependant pas toujours justifié (Li et Wu, 2004)
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Class Area CA, Percent of Landscape CA%, Number of Patches NP, Patch Density PD, Total Edge TE, Edge Density ED, Largest Patch Index LPI, Mean Patch Size MPS, Patch Size Standard Deviation PSSD, Patch Size Coefficient of Variation PSCV, Landscape Shape Index LSI, Mean Patch Shape Index MPSI, Area- Weighted Mean Shape Index AWMSI, Double-Log Fractal Dimension DLFD, Mean Patch Fractal Dimension MPFD, Area Weighted Mean Patch Fractal Dimension AWMFD, and Square Pixel SqP. SHEI Shannon’s evenness index, IJI juxtaposition index, Con Connectivity.