Dimension fractale et mesure de texture de l'image

Dimension fractale et mesure de texture de l’image

Biodiversité et hétérogénéité

Par définition, la biodiversité représente l’ensemble des adaptations évolutives et écologiques des différentes espèces, animales et végétales, dans des environnements particuliers. La diversité spécifique, souvent associée à la richesse en espèces, inclut l’ensemble des espèces animales et végétales présentes dans un endroit donné (Pull in 2002, Primack 2008). Ces espèces créent des associations étroites avec les facteurs biotiques et abiotiques qui les entourent afm de former les différents écosystèmes de la planète. Mis à part la diversité en espèces, il existe plusieurs types de diversité, comme la diversité génétique, la diversité écosystémique (Pullin 2002, Primack 2008) et la diversité fonctionnelle.
Dans les écosystèmes stables et équilibrés, c’est-à-dire sans perturbation anthropique ou environnementale, les organismes tendent vers des niveaux de complexité supérieurs afin «d’optimiser » l’occupation de l’ espace et l’utilisation des niches écologiques (Carroll 2001). Cette biocomplexité se traduit par une hétérogénéité des différents organismes vivants, ces derniers ayant des besoins distincts et des structures variées. Selon Proulx et al. (2013), une communauté végétale structurellement complexe est celle qui peut supporter un maximum de biomasse végétale, dans le plus grand volume possible, le plus longtemps possible.
En biologie de la conservation, la théorie prédit que les environnements hétérogènes permettent à plus d’espèces de coexister, localement, que ceux homogènes (Costanza et al. 2011). Selon une étude récente de Tarnme et al. (2010), la relation entre l’hétérogénéité et la diversité est positive, et ce sur de grandes étendues spatiales.
Cependant, l’établissement de cette relation à des échelles d’observation plus petites, soit au niveau des communautés végétales, est nécessaire afin de mieux comprendre la coexistence des espèces et d’explorer les mécanismes sous-jacents à la relation hétérogénéité-diversité (Tamme et al. 2010)

Méthodes d’échantillonnage

Dans les diverses études en écologie végétale, certaines mesures de la diversité spécifique et fonctionnelle sont couramment utilisées. Premièrement, l’abondance relative du nombre d’espèces présentes dans un milieu est traditionnellement évaluée à partir d’une échelle de couvert Braun-Blanquet. Cette méthode de mesure de la diversité spécifique est notamment plus rapide que les approches fondées sur les densités ou les biomasses relatives des espèces. L’échelle de Braun-Blanquet consiste à classer les pourcentages de recouvrement de la végétation en catégories, puis d’attribuer une catégorie à chacune des espèces présentes dans une communauté (Wikum and Shanholtzer 1978).
Deuxièmement, au sein des communautés herbacées, il importe de considérer que la contribution des espèces à la biomasse aérienne varie au cours de la saison de croissance (Cornelissen et al. 2003). Pour bien caractériser les variations temporelles des communautés, il est nécessaire de faire plusieurs inventaires ponctuels, tout au long de la saison de croissance. Lorsque l’on échantillonne de la végétation, il faut également s’assurer de sélectionner des individus représentatifs; c’est-à-dire ne présentant pas de dommages liés à l’herbivorie ou aux pathogènes (Cornelissen et al. 2003).

Dimension fractale et mesure de texture de l’image

Une image est composée de plusieurs couches permettant de représenter la perception des couleurs. Pour quantifier la complexité structurelle des communautés, il faut d’ abord convertir les images en indices de vert, censés représenter les modules végétatifs aériens chlorophylliens, en indices de jaune, censés capturer les changements dans la floraison et la sénescence des plantes, et en tons de gris, censés capturer les variations dans l’intensité lumineuse réfléchie par les modules tant végétatifs que reproducteurs .L’ équation pour l’indice de vert est la suivante: (Vert – Rouge)/(Vert + Rouge) (Lebourgeois et al. 2008). L’ équation pour l’indice de jaune ((Vert + Rouge – 2 x Bleu) / (Vert + Rouge + 2 x Bleu)) et l’ équation pour les tons de gris ((Vert + Rouge + Bleu)/3) sont obtenues par modification de l’ équation de l’indice de vert en se basant sur les principes du cube RGB et des valeurs des codes décimaux (Castleman 1998). À partir de ces nouvelles images, il est possible d’ extraire des valeurs de texture (Proulx et al. 2013) et de dimensions fractales censées représenter la complexité structurelle des communautés végétales.

Participation citoyenne

À partir de la deuxième moitié des années 90, l’ expansion d’internet a permis un partage infini d’informations, et ce à l’ échelle mondiale. Ce récent moyen de communication a non seulement permis d’ entrer en contact avec des gens de partout autour du globe, mais il a également permis la prolifération d’informations, qui autrefois étaient difficilement accessibles. Par sa facilité d’ accès et d’utilisation, tout le monde peut se servir d’internet afin de faire de la recherche ou bien partager des données.
Plusieurs sites web, tels que: www.confluence.org, www.geo-wiki.org, www.panoramio.com et www.flickr.com, se spécialisent dans le partage de photos.
Gratuits et ouverts à tous les photographes amateurs, ces sites sont des sources de données inestimables, auxquels les chercheurs de partout peuvent avoir accès sans avoir à débourser des sommes d’ argent faramineuses ou bien de déployer des équipes terrains de grandes envergures (Fritz et al. 2009, 2012, Foody and Boyd 2013). Par exemple, une étude d’Iwao et al. (2006) a démontré que l’utilisation des informations disponibles par l’ entremise du projet degré confluence (www.confluence.org) s’ avère être supérieur à ce qui peut être interprété à partir d’images Landsat, et ce dans la validation de la couverture terrestre. En écologie, la capture photographique de paysages naturels, par des citoyens volontaires, peut s’ avérer être profitable pour tous et chacun. D’une part, l’implication des citoyens dans la protection et la conservation de l’ environnement, par la prise de photos, permet d’ augmenter le volume de photos qui pourront être utilisées ultérieurement par les biologistes. D’autre part, cela pourrait permettre le suivi écologique de divers écosystèmes, afin de vérifier s’il y a dégradation ou bien amélioration de l’ état des écosystèmes les plus durement affectés par les changements globaux.

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Table des matières

CHAPITRE 1 :RÉSUMÉ SUBSTANTIEL
1.1 Introduction
1.1.1 Mise en contexte
1.1.2 Biodiversité et hétérogénéité
1.1.3 Méthodes d’échantillonnage
1.1.4 Dimension fractale et mesure de texture de l’image
1.1.5 Participation citoyenne
1.2 Problématique
1.3 Objectifs
1.3.1 Objectif général
1.3.2 Objectifs spécifiques
CHAPITRE II :DIGITAL PHOTOGRAPHY PROTOCOL FOR THE RAPID ASSESSMENT OF HERBACEOUS COMMUNITIES IN RIPARIAN BUFFERS
Abstract
Introduction
Materials and Methods
Study area
Image sampling
Vegetation sampling
Image analysis
Statistical analyses
Results
Light conditions
Compositional and functional community characteristics
Discussion
Acknowledgements
Literature cited
Tables
Figure legends
Figures
CHAPITRE III :CONCLUSION GÉNÉRALE
3.1 Contextualisation
3.2 Principaux résultats
3.3 Conclusion
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES