Indices de texture spécifiques des forêts

Afin de calculer les indices de texture spécifiques des forêts, les imagettes de non-forêt ont été supprimées de la matrice des spectres-r et une ACP a été effectuée sur les seules imagettes de forêt (Figure 4.14). Les images de l'Aoupinié, Arago, Atéu, Bouirou, Forêt Plate, Jiève, La Guen et Tiwaé sont respectivement composées de 19477, 23119, 17006, 59538, 18935, 18700, 11851 et 43421 imagettes. Les trois premiers axes représentent plus de 57 % de la variabilité totale observée dans l'ACP (Figure 4.14-4). Le premier axe explique la majeure partie de l'inertie du nuage de points (33,3 %), cependant le deuxième et le troisième axe présentent également des contributions non négligeables (16,8 % et 7,3 %) et sont donc retenus. Le cercle de corrélation entre les principaux axes de l'ACP et les fréquences spatiales (Figure 4.14-3 et 4.14-5) montre que l'axe 1 exprime un gradient allant des longueurs d'ondes faibles ou des très petits motifs (λ = 2 m) sur le côté négatif de l'axe, aux longueurs d'ondes intermédiaires hautes ou motifs moyens-larges (λ = 40 m) sur le côté positif de l'axe. L'axe 2 exprime un gradient des longueurs d'ondes élevées ou larges motifs (λ = 202 m) vers des longueurs d'ondes intermédiaires basses ou motifs moyens-petits (λ = 12 m). Enfin l'axe 3 commence dans le domaine des longueurs d'ondes élevées et prend fin dans les longueurs d'ondes intermédiaires hautes, en passant par une co-contribution de plusieurs gammes de fréquences.

Figure 4.14 : Résultats synoptiques de l'ACP sur les spectres-r de Fourier des 212047 imagettes de canopée de forêt analysées (1 et 2) sur les 8 images Pléiades. Les deux premiers plans factoriels sont représentés par des points, leur couleur indiquant les trois classes (k-means) de texture auxquels ils

terrain. Les lettres indiquées sur certaines croix font référence aux extraits des parcelles sur l'image Pléiades de Forêt Plate, tandis que celles situées à côté des carrés noirs renvoient à l'illustration de la texture des classes non représentées par des parcelles de terrain, ces imagettes ont été prélevées aléatoirement sur les images Pléiades étudiées. L'histogramme des valeurs propres donne le pourcentage de la variance expliquée par chaque axe de l'ACP (4). Les cercle de corrélation entre les fréquences spatiales (en m ; valeurs aux extrémités des flèches) et les axes de l'ACP (3 et 5).

Les nuages de points n'ont pas la même forme entre les ACP construites sur l'ensemble des imagettes (Figure 4.5) et celles construites sur les imagettes de forêt uniquement (Figure 4.14). Ainsi entre les deux ACP les valeurs des indices de texture des parcelles du site de Forêt Plate sont différentes (Tableau 4.2). Dans cette nouvelle ACP, la répartition des imagettes en fonction de leurs propriétés de texture s'organise principalement le long de l'axe 1 comme l'illustrent les positions des parcelles de forêts denses humides du site de Forêt Plate dans le plan de l'ACP (imagettes A, B et C, Figure 4.14-1). Les parcelles s'organisent sur environ les deux tiers de la gamme des coordonnées du nuage de points sur l'axe 1, allant des textures fines (indice de texture PC1 minimum) aux textures grossières (indice de texture PC 1 maximal) (Tableau 4.2). L'analyse détaillée de la classification des imagettes le long des axes de l'ACP confirme ce résultat et met en évidence que l'axe 2 exprime un gradient d'hétérogénéité de la texture, des scores positifs (texture homogène, imagettes K et H, Figure 4.14-1) aux scores négatifs (texture hétérogène, avec de fortes contributions simultanées des textures fines et grossières, imagettes C et D, Figure 4.14-1). Ce gradient d'hétérogénéité est moins marqué que dans l'ACP construite sur l'ensemble des imagettes. Les indices d'hétérogénéité des deux ACP sont corrélés, cependant le coefficient de corrélation est peu élevé (R2 = 0,41) (Figure 4.15). Cette absence de corrélation s'explique du fait de la suppression des imagettes de non-forêt dans la 2ème ACP, en moyenne très hétérogène (cette classe se situait entièrement du côté positif de l'axe 1). La répartition des 15 parcelles sur les deux ACP le met également en évidence ; elles se répartissaient sur une diagonale dans la première ACP (Figure 4.5-1), le long de l'axe 2 (gradient de texture) et de l'axe 1 (gradient d'hétérogénéité) alors qu'elles se répartissent essentiellement le long de l'axe 1 (gradient de texture) dans la deuxième ACP (Figure 4.14-1). Le gradient d'hétérogénéité observé sur la deuxième ACP est maintenant basé essentiellement sur l'hétérogénéité des forêts ; les textures intermédiaires et

grossières ont tendance à être plus hétérogènes que les textures fines, car caractérisées par une plus grande diversité dans la taille et la forme des couronnes. Les 15 parcelles du site de Forêt Plate présentent une texture de canopée peu hétérogène (Figure 2.3, Chapitre 2). Ainsi la suppression des imagettes de non-forêt a augmenté l'importance du gradient de texture (la gamme des valeurs de PC1 est plus étendue, Figure 4.14) et diminué celle du gradient d'hétérogénéité (la gamme des valeurs de PC2 est plus restreinte, Figure 4.14). Par ailleurs la variance expliquée par l'axe 1 augmente de 29,4 % à 33,3 % et celle expliquée par l'axe 2 diminue de 26,9 % à 16,8 %). L'axe 3 n'est pas interprétable en termes de variation de la texture de la canopée. Enfin, les spectres moyens des classes de texture des forêts selon la classification en trois classes (Figure 4.10-C) confirme le résultat des classifications précédentes : les textures fines sont caractérisées par un spectre asymétrique associé aux longueurs d'ondes faibles (petites couronnes), les textures intermédiaires par un spectre symétriques associé aux longueurs d'ondes intermédiaires (couronnes de tailles intermédiaires) et les textures grossières par un spectre asymétrique associé aux longueurs d'ondes élevées (grandes couronnes).

Figure 4.15 : Comparaison entre les valeurs des indices d'hétérogénéité (PC2) des deux ACP, l'une réalisée sur l'ensemble des imagettes (présentée sur l'axe y - végétation) et l'autre sur les imagettes de forêt uniquement (présentée sur l'axe x - forêt). La p-valeur (P) et le coefficient de régression (R2) sont indiqués sur le graphique.

Tableau 4.2 : Les caractéristiques des 23 parcelles inventoriées: leur biomasse aérienne (AGB), les indices de texture (PC1, PC2 et PC3) des imagettes de la canopée correspondant à ces parcelles, et la classe de texture à laquelle elles appartiennent, selon la classification par k-means en 3/4 et 6 classes. Les parcelles sont classées par ordre croissant de biomasse aérienne. Les textures de la canopée des 23 parcelles d'1 ha (extrait des images Pléiades panchromatiques) sont illustrées dans la figure 2.3 pour le site de Forêt Plate et dans l'annexe 2.1 pour les autres sites.

Site _(t/ha) ^AGB Forêts-Savanes Forêts Classe de texture PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3 3 et 4 classes 6 classes FP18 182 -3,42 1,48 0,99 -3,70 -0,11 0,98 Fine Fine FP05 188 -4,49 0,92 0,43 -4,29 -1,25 0,59 Fine Fine FP17 212 -4,13 0,96 0,26 -3,97 -1,13 0,61 Fine Fine FP26 237 -2,50 -2,19 -0,22 -0,89 -2,86 0,41 Intermédiaire Intermédiaire FP44 243 0,18 -2,47 0,64 1,58 -1,22 1,03 Grossière Grossière FP06 247 0,01 -1,35 0,43 0,87 -0,26 0,34 Grossière Grossière FP14 288 -1,95 -1,97 -0,08 -0,48 -2,34 0,12 Intermédiaire Intermédiaire FP02 296 -1,45 -1,57 0,84 -0,37 -1,55 1,32 Intermédiaire Intermédiaire FP16 296 -2,88 -1,26 -0,51 -1,64 -2,27 -0,22 Intermédiaire Intermédiaire FP143 296 -1,96 -1,90 -0,23 -0,58 -2,39 0,29 Intermédiaire Intermédiaire FP36 324 -1,05 -3,09 -0,68 0,96 -2,93 -0,36 Intermédiaire Grossière FP09 329 -0,03 -2,41 0,54 1,39 -1,29 0,92 Grossière Grossière FP32 357 -1,56 -0,66 -0,69 -0,73 -0,77 -0,83 Intermédiaire Intermédiaire FP12 395 -0,76 -3,51 0,30 1,30 -2,79 0,96 Intermédiaire Grossière FP15 451 -0,80 -1,52 0,63 0,23 -1,02 0,68 Intermédiaire Grossière Aoupinié 283 1,08 0,49 0,38 0,58 0,32 -0,09 Intermédiaire Intermédiaire

Arago 332 -0,95 -1,62 -0,30 0,19 -1,44 0,06 Intermédiaire Intermédiaire Atéu 559 -0,01 -3,51 -0,52 2,03 -2,46 -0,19 Grossière Grossière Boirou 399 -1,64 -0,92 -0,53 -0,73 -1,17 -0,36 Intermédiaire Intermédiaire La guen 202 -2,06 0,39 0,26 -1,94 -0,32 0,20 Fine Fine

Tiwaé 173 -3,03 -1,87 -1,58 -1,45 -3,25 -1,08 Intermédiaire Intermédiaire La classification (k-means) des imagettes de forêts denses humides selon leurs indices de texture a été faite selon trois classes d'après les résultats de l'analyse de la largeur moyenne des silhouettes (Figure 4.16). Cette classification n'apporte pas de réel changement par rapport à la

classification précédente en ce qui concerne la carte des types de forêts. Elle a permis par ailleurs de différencier les forêts présentant une texture fine (classe 1, rouge), les forêts présentant une texture intermédiaire (classe2, vert), et les forêts présentant une texture grossière (classe 3, bleu). De plus, les classes présentaient des spectres-r moyens situés dans les mêmes gammes de longueurs d'ondes et les parcelles du site de Forêt Plate appartenaient aux mêmes classes de texture que celles définies avec la classification en quatre classes de l'ensemble des imagettes (Tableau 4.2). La cartographie de la texture de la canopée en trois classes, pour les huit sites étudiés, est illustrée par la figure 4.17.

Figure 4.16 : La largeur moyenne de la silhouette (comprise entre 0 et 1) pour chaque nombre de classes. Cette classification concerne l'analyse de l'ensemble des imagettes de forêts denses humides (celles des autres types de végétation sont exclues). La ligne pointillée indique la présence d'une rupture importante de la pente.

Figure 4.17 : Cartes de la classification des formations végétales selon trois classes, d'après la texture de leur canopée observée sur des images Pléiades pour les huit sites étudiés. La résolution spatiale en sortie est de 50m.