La détection et le suivi des changements

La détection et le suivi des changements
L’inventaire détaillé des modes d’occupation et d’utilisation des sols et de leur répartition constitue un enjeu fort pour l’analyse fonctionnelle des écosystèmes. Les changements majeurs ou conversion des terres intervenus au cours des trois derniers siècles ont été localisés et identifiés à l’échelle mondiale (Goldewijk, 20012001. Estimating global land use change over the past 300 years : The HYDE database. Glob. Biogeochem. Cycles, Vol. 15, n°2, pp. 417-434.). Les processus qui régissent certains des changements ayant un impact majeur sur les interactions terre-atmosphère tels que la déforestation dans les milieux tropicaux ont été révélés et analysés dans le cadre de programmes internationaux (Lambin et al., 20032003. Dynamics of Land-Use and Land-Cover Change in tropical Regions. Ann. Rev. Environ. Resour., Vol. 28, pp. 205-241.). En revanche, les changements progressifs, de faible amplitude, et/ou touchant des superficies peu importantes voire négligeables à l’échelle mondiale, sont encore largement méconnus. Or, s’ils contribuent peu aux modifications des échanges énergiques globaux, ces changements peuvent entraîner des conséquences environnementales ayant un impact majeur à une échelle locale, voire régionale. Ainsi, l’intensification de l’usage des terres dans les territoires agricoles peut se traduire par le drainage d’une partie des zones humides, phénomène peu ou pas perceptible à une échelle globale, mais qui peut modifier fortement les cycles biogéochimiques, entraînant des processus d’eutrophisation et de dégradation de la qualité des eaux très dommageables sur le plan économique et sanitaire.
Les inventaires d’occupation et d’utilisation des sols sont, dans la quasi-totalité des cas réalisés par télédétection, comme l’illustre l’exemple de CORINE LAND COVER à l’échelle européenne. De nombreux travaux de recherches concernant la détection des changements actuels des surfaces terrestres à partir de données de télédétection ont été effectués depuis une vingtaine d’années (Singh, 1989 1989. Review article: Digital change detection techniques using remotely sensed data. International Journal of Remote Sensing, Vol. 10, n° 6, pp. 989-1003.; Coppin et Bauer, 19961996. Digital change detection in forest ecosystems with remote sensing imagery. Remote Sensing Reviews, Vol. 13, pp. 207–234.). Cependant, selon les indices de changement retenus et les méthodes de détection appliquées, les résultats obtenus montrent des différences qui peuvent être significatives tant au niveau quantitatif sur l’importance des modifications intervenues sur une période donnée (Macleod et Congalton, 19981998. A quantitative comparison of changedetection algorithms for monitoring eelgrass from remotely sensed data. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 64, pp. 207–216.), qu’au niveau qualitatif sur les types de changements observés (Smith et al., 20032003. Application of multitemporal Landsat data to map and monitor land cover and land use change in the Chesapeake Bay watershed", Multitemp03, Ispra, Italy, (in press).). Par ailleurs, pour une méthode donnée, si l'on change d'application et de données, la qualité des résultats obtenus varie également, parfois de façon significative. De plus, l’introduction d’autres sources d’information que la télédétection dans le processus de détection du changement a également un impact sur la qualité des résultats. En conséquence, il n'existe pas à l'heure actuelle de méthode de détection du changement qui soit réellement générique, ou au moins facilement transposable d'une application à une autre. Coppin et al. (2002)2002. Digital change detection methods in natural ecosystem monitoring. in Analysis of Multi-temporal remote sensing images. Bruzzone, L. and Smits, P. eds., World Scientific, New Jersey, 440 p. ont identifié dix grands types de méthodes de détection qui reposent sur des techniques variées de traitement d’images, incluant la soustraction d’images, le croisement de classifications, les analyses en composantes principales (ACP : Analyse Statistique Multivariée), le calcul de vecteurs de changement, ou encore l’utilisation de réseaux neuronaux. Le type de méthode utilisée dépend largement de la zone d’étude, du type de changement à détecter, et de la résolution spatiale et temporelle des données.
Pour aller plus loin
Voir Système d’information géographique, géomatique et télédétection
 
Référence bibliographique

Goldewijk K.K. - 2001. Estimating global land use change over the past 300 years : The HYDE database. Glob. Biogeochem. Cycles, Vol. 15, n°2, pp. 417-434.

Référence bibliographique

Lambin E.F., Geist H.J., Lepers E - 2003. Dynamics of Land-Use and Land-Cover Change in tropical Regions. Ann. Rev. Environ. Resour., Vol. 28, pp. 205-241.

Référence bibliographique

Singh A. - 1989. Review article: Digital change detection techniques using remotely sensed data. International Journal of Remote Sensing, Vol. 10, n° 6, pp. 989-1003.

Référence bibliographique

Coppin P.R., Bauer M.E. - 1996. Digital change detection in forest ecosystems with remote sensing imagery. Remote Sensing Reviews, Vol. 13, pp. 207–234.

Référence bibliographique

Macleod R.B., Congalton R.G. - 1998. A quantitative comparison of changedetection algorithms for monitoring eelgrass from remotely sensed data. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 64, pp. 207–216.

Référence bibliographique

Smith A.J., Wright R.K., Jantz C., Tringe J. - 2003. Application of multitemporal Landsat data to map and monitor land cover and land use change in the Chesapeake Bay watershed", Multitemp03, Ispra, Italy, (in press).

Référence bibliographique

Coppin P., Lambin E., Jonckheere I., Muys B. - 2002. Digital change detection methods in natural ecosystem monitoring. in Analysis of Multi-temporal remote sensing images. Bruzzone, L. and Smits, P. eds., World Scientific, New Jersey, 440 p.