Coalescence de l'écologie du paysage littoral et de la technologie aéroportée du LiDAR ubiquiste.

摘要

La frange littorale englobe un éventail d'écosystèmes dont les services écologiquesudatteignent 17.447 billions de dollars U.S., ce qui constitue la moitié de la somme totaleuddes capitaux naturels des écosystèmes de la Terre. L'accroissement démographiqueudcouplé aux bouleversements provoqués par le réchauffement climatique, génèrentudinexorablement de fortes pressions sur les processus écologiques côtiers. L'écologie duudpaysage, née de la rencontre de l'écologie et de l'aménagement du territoire, estudsusceptible d'apporter les fondements scientifiques nécessaires à la gestion durable de cesudécosystèmes littoraux. Cette discipline vise à comprendre les interactions entreudl'organisation des structures spatiales, les processus écologiques et les échelles mises enudjeu. Les problématiques littorales doivent bénéficier d'un suivi à haute résolution spatiotemporelle,udet ce, sur des étendues régionales. Les techniques de relevés par télédétectionudaérienne peuvent répondre efficacement à ces exigences. C'est dans ce contexte queuds'inscrit cette recherche doctorale. Ses objectifs sont de déterminer les caractéristiques deudl'écologie du paysage littoral, d'évaluer les potentialités d'applications écologiques d'uneudnouvelle technique de relevés aériens, le LiDAR, et de tisser des liens entre la discipline etudla technologie afin d'aider à la gestion durable des écosystèmes littoraux, i.e., intertidauxudet infralittoraux.udBasées sur cinq publications, les avancées déterminantes de la coalescence deudl'écologie du paysage littoral et du LiDAR ubiquiste ont été investiguées, à partir deudcampagnes réalisées en Gaspésie (Québec, Canada), en fonction de leur assiseudécologique: infralittoral, intertidal, et la réunion des deux.udAinsi, le traitement multivarié des paramètres issus des formes d'onde LiDAR et desudvariables écologiques, dérivées des campagnes océanographiques, a permis de classifierudquatre habitats benthiques avec une performance de 82.1 % sur une aire de 0.5 km². Lesudoutils de géostatistiques, i.e., statistiques spatiales et filtres de texture, ont été testés surudune autre zone dont l'aire équivalait à 7.9 km². Intégrés à la méthodologie précédente,udl'indice de Getis-Ord, les moyennes respectives des matrices d'occurrence et de co-occurrence ont conduit à améliorer la classification des quatre habitats benthiques, àudnouveau, de 89.9 % à 95.2 %, i.e., 5.3%. Suite à la caractérisation de l'organisationudspatiale des habitats infralittoraux, l'influence de la résolution spatiale, i.e., l'échelle, surud21 métriques du paysage, décrivant les habitats précédents, appartenant à 6 famillesuddistinctes (aire, parcelle, arête, forme, contagion et connectivité), fut évaluée. Dixudmétriques ont affiché un comportement prédictif en fonction de l'évolution de laudrésolution, mais la métrique de forme, PARA_MN, égal au ratio périmètre / aire, démontraudune très forte prédictibilité (R² = 0.994, p0.Ol).udAu niveau intertidal, un nouvel indice de végétation, basé sur le LiDAR, a été mis enudoeuvre et sa corrélation avec les données-terrain indique une forte robustesse (r = 0.87,udpO.O1). Les processus écologiques, menant à la mise en place de l'hydrosère palustre,udont, dès lors, été investigués par le LiDAR. Les relations entre l'indice de végétationudLiDAR et la topographie (R² = 0.558, pO.O1), d'une part, et l'hétérogénéitéudtopographique, ou rugosité, (R² = 0.815, pO.O1), d'autre part, ont permis de relier lesudstructures des phytocénoses intertidales à leurs processus écologiques. Finalement, laudcombinaison de l'indice de végétation et des surfaces topographiques, tous deux issus duudLiDAR, ont été classifiés en 17 habitats avec une performance de 91.89%.udEnfin, un arbre de décision destiné à séparer les formes d'onde en quatre famillesudlittorales (terre avec arbres, terre sans arbres, faible profondeur et grande profondeur) audpermis d'exploiter les informations du LiDAR sans discontinuité intertidale /udinfralittorale, et donc d'unifier le paysage littoral. La complexité structurale des habitatsudlittoraux a été évaluée de manière satisfaisante par un indice dérivé du LiDAR (r = 0.75,udpO.O1). La synergie entre les trois longueurs d'onde (vert, rouge et proche infra-rouge) audconduit à cartographier finement 19 habitats en trois dimensions avec un succès deud90.09%.udLa discussion de ces résultats offre d'intéressantes perspectives de recherche, ayantudtrait aux améliorations de traitement du signal LiDAR, aux investigations au sein deudl'écologie du paysage littoral unifié, et aux applications environnementales quiudencourageraient une gestion intégrée et harmonisée du littoral par tous les intervenants.