Typologie des Forêts Denses Humides

Afin de définir une typologie des forêts denses humides, une classification (k-means) a été réalisée sur les indices de texture des imagettes. En considérant les valeurs moyennes de silhouette des classes supérieures à 0,26 (Kaufman et Rousseeuw1990) et la présence de " coudes " dans le graphique, les classifications en six et quatre classes ont été retenues (Figure 4.8).

Figure 4.8 : Sélection du nombre de classes à partir de 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 (forêts denses humides et savane). Les lignes pointillées indiquent la présence d'une rupture importante de la pente.

Le choix d'un seuil égal à 0,26 pour déterminer le nombre de classes peut paraître heuristique et arbitraire, cependant la texture de la canopée des forêts est relativement homogène et le passage d'une texture fine à une texture grossière est continu, on ne pouvait donc pas s'attendre à trouver des groupes clairement séparés les uns des autres. Dans un premier temps, la classification en six classes a permis d'améliorer la description des deux premiers axes de l'ACP. D'après l'observation des imagettes relevant de chaque classe, il a été montré que la classe 1 (rouge) caractérise les forêts présentant une texture fine et homogène, la classe 2 (vert) les forêts présentant une texture intermédiaire homogène, la classe 3 (bleue) les forêts présentant une texture grossière homogène, les classes 4 (cyan) et 5 (rose) les forêts présentant des textures hétérogènes avec des grains intermédiaires et grossiers respectivement, et enfin la classes 6 (jaune) caractérise à la fois les jeunes savanes présentant une texture " lisse ", les zone de non-forêt telles que les crêtes, les lits de rivière, les pistes et les surfaces

très ombragées du fait d'une pente très abrupte (Figure 4.9). Ainsi ces deux gradients de texture sont clairement en accord avec la classification visuelle des imagettes de la canopée (Figure 4.9) et offrent une classification quantitative et objective de ces imagettes. Les six classes définissant des types texturaux des forêts sont chacune caractérisée par une gamme de longueurs d'ondes particulières comme le montre les spectres-r moyens de ces six classes de texture (Figure 4.10-A). En effet, des textures fines aux textures grossières, les longueurs d'ondes dominantes augmentent, depuis des motifs de petite taille (2 m < λ < 8 m) aux motifs de grande taille (26 m < λ < 68 m), et depuis des spectres asymétriques vers des spectres plus équilibrés. La classe caractérisant les zones de non-forêt est associée aux longueurs d'ondes maximales, marquant de très larges motifs (68 m < λ < 202 m) (Figure 4.10-A). Ceux-ci sont associés à la texture " lisse " de la végétation des jeunes savanes et des crêtes (caractérisée par les hautes fréquences spatiales) ou à la prééminence des larges motifs induits par un contraste résultant du passage d'une piste, d'une rivière ou de la présence d'ombre.

Figure 4.9 : Cartes de la classification des formations végétales selon six 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.

Figure 4.10 : Spectres-r moyens des classes de texture, issus de la classification des spectres des 259112 imagettes de canopée de forêt et de savane, en 6 et 4 classes (A et B), respectivement, et les spectres-r moyens centrés-réduits des classes de texture, issus de la classification des spectres des 212047 imagettes de canopée de forêt, en 3 classes (C). Les couleurs indiquent les classes de texture définies auparavant: rouge pour la texture fine, vert pour la texture intermédiaire, bleu pour la texture grossière, jaune pour la texture lisse, cyan pour la texture intermédiaires hétérogène et magenta pour la texture grossière hétérogène.

La classification des imagettes en quatre classes a tout d'abord permis de bien isoler la classe de non-forêt (en cyan, Figure 4.11), qui est localisée dans le quadrant du plan de l'ACP où l'axe 1 et l'axe 2 sont positifs (Figure 4.11), et qui est caractérisée par les quatre longueurs d'ondes les plus élevées (Figure 4.5-3). Les pixels de forêts et de non-forêt sont bien différenciés sur la cartographie de la texture de la canopée des huit sites étudiés (Figure 4.11). L'observation des imagettes relevant de la classe de non-forêt apparentée à une texture lisse montre qu'elle incluait 1) divers types de végétations, comportant des petits ligneux, tels que les jeunes savanes à Niaoulis, les maquis, les végétations arbustives des crêtes, 2) des zones de non-végétation, telles que les rivières et les sols nus, et 3) des zones sur pentes très abruptes où la texture n'est pas définissable à cause de l'ombre (Figure 4.6). Cette dernière catégorie dépend ainsi de la configuration géomorphologique des massifs étudiés.

Figure 4.11 : Résultats synoptiques de l'ACP sur les spectres-r de Fourier des 259112 imagettes de canopée de forêt et de savane, analysées sur les 8 images Pléiades. Les deux premiers plans factoriels sont représentés par des points, leur couleur indiquant les classes (k-means, quatre classes) de texture auxquels ils appartiennent. Les croix noires correspondent aux scores des imagettes de canopée des parcelles de 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.

Par la suite la classification des imagettes de forêt a ensuite permis de définir une typologie texturale des forêts en trois classes (Figure 4.11) : textures fines (rouge, axe 1 négatif et axe 2 positif), intermédiaires (vert, axes 1 et 2 négatifs) et grossières (bleu, axes 1 et 2 positifs). Les parcelles du site de Forêt Plate se répartissent sur les trois classes de texture bien que les forêts, caractérisées par une texture très grossière n'ont pas été échantillonnées dans ce site (Figure 4.11). Contrairement à la classe de non-forêt, ces trois classes décrivent des formations végétales formées d'un couvert arboré continu et composées d'un assemblage de couronnes d'arbres contigües. Les classes de texture fine,

canopée irrégulière constituée d'un assemblage de couronnes de tailles et de formes différentes, ainsi que d'autres types de forêts. En effet, la classe de texture grossière englobe également les peuplements monodominants de Falcataria moluccana, espèce invasive, dont la canopée est caractérisée par un assemblage homogène de très larges couronnes continues (Figure 4.11, imagette G). La classe de texture intermédiaire inclut également les peuplements monospécifiques équiens d'Acacia spirorbis (espèce autochtone), ou les peuplements monodominants d'espèces autochtones (tel que Metrosideros

laurifolia et les genres Codia et Nothofagus), caractérisés par un couvert arboré continu composé d'un

assemblage très homogène de couronnes de petite et moyenne tailles. La classe de texture fine englobe également les savanes à Niaoulis et les plantations de Pinus caribaea (espèces invasives), peuplements équiens monospécifiques, qui présentent un couvert forestier arboré discontinu composé de très petites couronnes réparties régulièrement dans l'espace (Figure 4.6). Les spectres moyens des classes de texture, selon la classification en quatre classes (Figure 4.10-B) et les spectres de neuf des 15 parcelles du site de Forêt Plate (Figure 4.12) illustrent également l'association des textures fines avec des longueurs d'onde faibles (petites couronnes) et des textures grossières avec des longueurs d'ondes élevées (grandes couronnes).

Figure 4.12 : Illustration - à partir de neuf parcelles du site de Forêt Plate - de la variation des spectres-r de Fourier (centrés-réduits) et de la texture de la canopée le long du gradient principal de texture, allant des textures fines (A), puis intermédiaires (B), jusqu'aux aux textures grossières (C).

Les superficies de forêts des huit sites étudiés sont répertoriées dans le tableau 4.1. Sur chaque site, une partie des imagettes n'a pas été prise en compte dans l'analyse de texture, car les imagettes dont une partie était masquée n'étaient pas traitées par la méthode FOTO. En effet, la taille des imagettes de travail étant de 100 m de côté et le facteur de glissement étant de 2 (une imagette prise tous les 50 m), la périphérie des patches analysés ainsi que certains patches étroits étaient de fait exclus de l'analyse de la texture (Figure 4.2) et du calcul des superficies. La cartographie de la texture de la canopée en 4 classes, pour les huit sites étudiés, est illustrée à la figure 4.13.

Tableau 4.1 : Superficies des zones d'études de chaque site, délimitées par l'emprise de l'image satellitaire. La superficie analysée correspond à la zone sur laquelle a été appliquée le modèle FOTO. Les superficies de forêt et de non-forêts ont été calculées d'après la classification des imagettes en quatre classes. Les superficies non analysées correspondent aux zones exclues de l'analyse de texture, du fait des effets de bord.

Sites ^{Superficie de} l'image (km2) Superficie analysée (km2) Superficie de forêt (km2) Superficie de non-forêt (km2) Superficie non analysée (km2) Aoupinié _{102,10 68,92 48,69 13,09 7,14} Arago 99,82 81,49 57,80 9,80 13,90 Forêt Plate 100,83 59,62 42,52 10,01 7,09 Tiwaé 347,39 244,18 148,85 42,19 53,15 Bouirou 99,48 65,34 47,34 5,55 12,46 La Guen 99,44 65,72 46,75 10,65 8,32 Jiève 97,32 63,33 29,63 7,65 26,06 Atéu 348,13 203,97 108,55 18,73 76,68 Total 1294,51 852,58 530,12 117,66 204,80

Figure 4.13 : Cartes de la classification des formations végétales selon quatre 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.