Soutenance mémoire
Méthode d’évaluation de la flore et de la végétation ligneuses
Méthode de collecte des données
La conception de la méthode de collecte des données sur la flore et la végétation ligneuses des forêts a nécessité une série de choix fondamentaux et techniques portant sur les variables à évaluer, l’approche méthodologique, le plan d’échantillonnage et le dispositif de sondage.
Choix des variables
Les variables prises en compte dans l’étude des caractéristiques et de la dynamique de la flore et la végétation ligneuses des forêts sont d’ordre quantitatif et qualitatif et sont donc soit mesurées, estimées ou observées. Les variables mesurées ou estimées sont le diamètre ou la circonférence à 1,30 m de haut des individus de plus de 5 cm de diamètre, la hauteur totale des arbres et arbustes de plus de 5 cm de diamètre, le taux de recouvrement du sol par les couronnes des arbres et arbustes mesurés, le nombre d’individus de moins de 5 cm de diamètre et de moins de 1,30 m de haut, le nombre d’individus de moins de 5 cm de diamètre et de plus de 1,30 m de haut, le nombre d’individus morts sur pied et le nombre de souches. Toutes les tiges visiblement issues du même pied font l’objet d’une mesure de diamètre et la hauteur est seulement considérée pour la tige la plus haute (approche cépée). Les paramètres observés portent essentiellement sur la composition et l’importance de la strate herbacée, les caractéristiques du milieu (relief, nature du sol) et les impacts des activités humaines (défrichements, traces d’exploitation, traces de parcours du bétail, traces de feux). La liste des espèces ligneuses rencontrées est établie pour chaque forêt. Les données collectées ont permis de déterminer les caractéristiques de la flore et de la végétation ligneuses ainsi que l’état, la dynamique et les tendances évolutives des populations des espèces selon leurs utilisations (espèces exploitées pour le bois d’œuvre et de service, espèces exploitées pour le bois d’énergie, espèces exploitées pour les produits non ligneux, espèces peu ou pas encore exploitées).
Choix de l’approche
L’approche méthodologique a intégré de manière aussi efficace que possible les outils les plus récents de la géomatique aux méthodes conventionnelles de collecte de données au sol. Pour des raisons d’ordre économique et technique, l’évaluation de la flore et de la végétation ligneuses des forêts sélectionnées a été effectuée à partir d’un échantillonnage. La procédure d’échantillonnage préconisée est une combinaison de méthodes qui cherche à répondre au mieux aux objectifs de l’étude à partir d’une prise en compte des réalités de terrain, mais aussi des atouts et des contraintes des différentes méthodes. Elle est fondée sur trois considérations majeures :
– l’opérationnalité sur le terrain (gain de temps et réduction du coût) ;
– la représentativité de l’échantillon (inférence statistique) ;
– la possibilité de traitements statistiques des données collectées (estimation de l’intervalle de confiance et de la précision).
Choix du plan d’échantillonnage
Le plan de sondage proposé est un « échantillonnage stratifié aléatoire du deuxième degré ». Le principe de base est le sondage aléatoire à deux niveaux des strates identifiées. Le premier niveau de sondage aléatoire permet d’obtenir des unités dites primaires et le second niveau de sondage aléatoire des unités dites secondaires. Ce plan de sondage caractérisé par un système ramifié et hiérarchisé d’unités a été conçu sur la base d’une prise en compte des objectifs de la recherche, des variables à estimer, des caractéristiques de la végétation des forêts, des contraintes de terrain, des avantages et des limites des plans de sondage classiques, de l’effort de sondage et du coût de l’inventaire. Sa mise en oeuvre a nécessité d’abord l’élaboration d’un support cartographique (stratification a priori) et ensuite la conception d’un dispositif d’échantillonnage.
Elaboration du support cartographique de l’échantillonnage
Des données images (LANDSAT ETM+) géoréférencées (UTM, WGS 84) avec corrections géométriques et radiométriques ont été utilisées pour l’élaboration des supports du sondage. La procédure de l’élaboration de ce support cartographique a été mise au point avec une image satellite de la Forêt Classée de Wélor. L’image reçue sous un format GeoTIFF (Geographic Tagged Image File Format) n’a fait l’objet d’aucune rectification géométrique. Ce format s’exporte facilement dans le programme de traitement d’image utilisé (Winchips). Une composition colorée 3-2-1 a été effectuée dans les plans images Rouge, Vert et Bleu .
La résolution spectrale des 6 bandes multispectrales (visible et proche infrarouge) converties en format *.IMG a permis une bonne différentiation des unités d’occupation du sol. Le canal 3 situé dans le proche infrarouge a permis une bonne discrimination des grands types de végétation. Les bandes rouge et bleue ont permis d’individualiser les surfaces cultivées réflectantes dans le visible et certaines surfaces inondables nues, les habitations etc. Des images de début de saison sèche (scènes images de novembre – décembre) ont été choisies pour éviter les perturbations liées aux feux de brousse et avoir une bonne différentiation entre végétation ligneuse et herbacée. Pour éviter les écarts thématiques importants, des images récentes (1999 – 2000) ont été utilisées. La résolution spatiale de 30 m a permis une bonne discrimination des unités homogènes à cette étape préliminaire. La zone à cartographier (fenêtre spatiale) a été découpée pour optimiser traitement. Après cette première étape, un rehaussement de contraste a été effectué sur les images en utilisant la méthode d’égalisation des histogrammes appliquée sur la région à cartographier (reconfiguration de la table de codage). Le niveau de contraste obtenu a permis une bonne discrimination des faciès homogènes et une meilleure perception des unités spatiales.
Des tests d’indices spectraux (ACP, NDVI) sont effectués par la suite pour mettre en exergue des différences plus subtiles. Une inspection visuelle des unités permet de décider du nombre de classes à considérer dans la cartographie. L’étape suivante consiste à choisir des zones d’entraînement et à compiler des statistiques sur la réflectance des pixels. La procédure consiste à inclure un nombre représentatif de pixels pour chaque classe et à choisir des zones d’apprentissage sur les unités homogènes représentant les classes. Des tests de séparabilité des classes permettent d’identifier par la suite les sources de confusion entre les classes et de procéder à des rectifications avant la classification. Une classification supervisée des images (maximum de vraisemblance), basée sur les lois de probabilité bayesienne est effectuée pour faciliter l’individualisation des unités de paysage .
La catégorisation des pixels à partir de leurs valeurs spectrales repose sur trois principes de base :
– l’exhaustivité (individualisation de toutes les classes qui apparaissent sur les images) ;
– l’exclusivité mutuelle (un type de végétation ne doit pas être représenté dans différentes classes) ;
– la flexibilité (possibilité de réajuster les classes manuellement ou de changer les étiquettes de la légende).
La précision de la classification est vérifiée par la méthode des matrices de confusion. L’image classifiée a permis de mieux préciser les limites des unités, lesquelles ont été individualisées à partir d’une vectorisation manuelle. Les résultats de la vectorisation sont exportés sous format SHP (Arcview). Un niveau de zoom constant (échelle : 1/50.000) a été appliqué pour rester à la même échelle pendant tout le processus de cartographie pour toutes les cartes. Cette procédure paraît relativement précise si une bonne connaissance du terrain est acquise à travers un contrôle in situ de la délimitation des unités cartographiées. Ce contrôle a été effectué en utilisant un GPS (Garmin 12 CX), après une configuration du système en coordonnée UTM – ellipsoïde WGS 84 conformément au type de projection de la cartographie. La période de vérification de terrain doit être aussi proche que possible de celle de la prise d’image pour éviter des décalages contextuels majeurs.
Les cartes topographiques au 1/50.000 de la JICA et celles au 1/200.000 de l’IGN ont été utilisées pour collecter les coordonnées des établissements humains et les limites des forêts classées à projeter sur les cartes. Le résultat final de la cartographie est une stratification de la forêt basée sur le taux de recouvrement du sol par la végétation ligneuse . Cette stratification a permis d’identifier différentes entités de taille et de forme variables, permettant de moduler le taux de sondage en fonction des caractéristiques des strates et des priorités de l’inventaire.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1. MATERIELS ET METHODES
1.1. Matériel
1.2. Méthode
1.2.1. Synthèse sur les plans d’échantillonnage
1.2.2. Synthèse sur les unités d’échantillonnage et la taille des échantillons
1.2.3. Synthèse sur les expériences d’inventaire forestier au Sénégal
1.3. Traitement des données d’inventaire
CHAPITRE 2. PRESENTATION DES FORETS CLASSEES CHOISIES
2.1. Forêt Classée de Wélor
2.2. Forêt Classée de Patako
2.3. Forêt Classée de Ouli
2.4. Forêt Classée de Bala Est
2.5. Forêt Classée de Kantora
2.6. Forêt Classée de Mampaye
CHAPITRE 3. RESULTATS
3.1. Méthode d’évaluation de la flore et de la végétation ligneuses
3.1.1. Méthode de collecte des données
3.1.1.1. Choix des variables
3.1.1.2. Choix de l’approche
3.1.1.3. Choix du plan d’échantillonnage
3.1.1.4. Elaboration du support cartographique de l’échantillonnage
3.1.1.5. Choix du dispositif d’échantillonnage
3.1.1.6. Mise en place du dispositif d’échantillonnage
3.1.1.7. Repérage des mailles et des placettes sur le terrain
3.1.1.8. Equipe et matériel d’inventaire
3.1.1.9. Populations statistiques et taille des échantillons de sondage
3.1.2. Méthode de traitement et d’analyse des données
3.2. Application de la méthode dans les forêts classées choisies
3.2.1. Forêt Classée de Wélor
3.2.1.1. Flore ligneuse
3.2.1.2. Végétation ligneuse
3.2.1.3. Disponible potentiel des espèces ligneuses
3.2.1.4. Structure, dynamique et tendances évolutives de la végétation ligneuse
3.2.1.5. Structure, dynamique et tendances évolutives des populations des espèces
3.2.1.6. Conclusion sur la flore et la végétation ligneuses
3.2.2. Forêt Classée de Patako
3.2.2.1. Flore ligneuse
3.2.2.2. Végétation ligneuse
3.2.2.3. Disponible potentiel des espèces ligneuses
3.2.2.4. Structure, dynamique et tendances évolutives de la végétation ligneuse
3.2.2.5. Structure, dynamique et tendances évolutives des populations des espèces
3.2.2.6. Conclusion sur la flore et la végétation ligneuses
3.2.3. Forêt Classée de Ouli
3.2.3.1. Flore ligneuse
3.2.3.2. Végétation ligneuse
3.2.3.3. Disponible potentiel des espèces ligneuses
3.2.3.4. Structure, dynamique et tendances évolutives de la végétation ligneuse
3.2.3.5. Structure, dynamique et tendances évolutives des populations des espèces
3.2.3.6. Conclusion sur la flore et la végétation ligneuses
3.2.4. Forêt Classée de Bala Est
3.2.4.1. Flore ligneuse
3.2.4.2. Végétation ligneuse
3.2.4.3. Disponible potentiel des espèces ligneuses
3.2.4.4. Structure, dynamique et tendances évolutives de la végétation ligneuse
3.2.4.5. Structure, dynamique et tendances évolutives des populations des espèces
3.2.4.6. Conclusion sur la flore et la végétation ligneuses
3.2.5. Forêt Classée de Kantora
3.2.5.1. Flore ligneuse
3.2.5.2. Végétation ligneuse
3.2.5.3. Disponible potentiel des espèces ligneuses
3.2.5.4. Structure, dynamique et tendances évolutives de la végétation ligneuse
3.2.5.5. Structure, dynamique et tendances évolutives des populations des espèces
3.2.5.6. Conclusion sur la flore et la végétation ligneuses
3.2.6. Forêt Classée de Mampaye
3.2.6.1. Flore ligneuse
3.2.6.2. Végétation ligneuse
3.2.6.3. Disponible potentiel des espèces ligneuses
3.2.6.4. Structure, dynamique et tendances évolutives de la végétation ligneuse
3.2.6.5. Structure, dynamique et tendances évolutives des populations des espèces
3.2.6.6. Conclusion sur la flore et la végétation ligneuses
CHAPITRE 4. DISCUSSIONS ET CONCLUSIONS GENERALES,
4.1. Sur la méthode d’évaluation de la flore et de la végétation ligneuses
4.2. Sur la flore
4.3. Sur la végétation
4.4. Sur le potentiel en espèces ligneuses
4.5. Sur la dynamique de la flore et de la végétation ligneuses
4.6. Sur le statut et les vocations des forêts classées étudiées
4.7. Perspectives
4.7.1. Utilisation de la méthode pour l’évaluation des ressources végétales du domaine forestier géré par les collectivités locales
4.7.2. Utilisation de la méthode pour l’évaluation des ressources forestières à l’échelle nationale
4.7.3. Utilisation de la méthode pour le suivi de la dynamique de la végétation
4.7.4. Utilisation de la méthode pour la construction d’indicateurs de changement d’état de la végétation
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
