Pyramide stochastique et écologie du paysage : modélisation des structures spatiales par images de synthèse

par Ernest Chiarello

Thèse de doctorat en Sciences. Analyse et modélisation des systèmes biologiques

Sous la direction de Jean-Michel Jolion et de Claude Amoros.

Soutenue en 1994

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Jean-Michel Jolion, Claude Amoros.


  • Résumé

    Pour mesurer la complexite de l'organisation spatiale des ecosystemes qui constituent les plaines fluviales, afin de comparer differents secteurs, nous proposons une modelisation de leur repartition spatiale par images de synthese. Pour cela, nous abordons l'analyse des structures spatiales en ecologie du paysage dans le cadre des statistiques spatiales, en articulant un modele purement spatial, la pyramide stochastique, avec des modeles de fonctionnements ecologiques, les successions temporelles. En effet, la pyramide stochastique est un generateur de patrons spatiaux aleatoires, non stationnaires, non convexes et multicolores. Elle tient son originalite du fait qu'elle utilise les concepts des mosaiques tout en s'inserant dans la theorie des champs aleatoires. Par definition, elle produit une hierarchie de figures, en procedant successivement a une decimation et une expansion recursives des sites du treillis. Nous avons introduit la pyramide stochastique en ecologie, afin de reconstruire des images correspondant a l'organisation spatiale des ecosystemes des plaines fluviales. La premiere etape a consiste a modeliser schematiquement les structures spatiales des ensembles fonctionnels que sont les iles et les chenaux, de facon a formaliser graphiquement toutes les possibilites de successions. Ces schemas theoriques sont transcrits sur des images reelles, en procedant a une partition de tous les elements fonctionnels en zones homogenes, vis-a-vis des coordonnees tant longitudinales (distance amont/aval) que transversales (distance au chenal actif le plus proche, forte courbure). Des probabilites a priori sont alors determinees en fonction des regles schematiques pour chaque zone elementaire. Ensuite, nous construisons une image initiale par un tirage aleatoire, en fonction de ces probabilites. La pyramide stochastique controlee s'attache alors a faire croitre chaque pixel, au cours d'un double processus de decimation et d'expansion, qui tient compte de la partition et des probabilites a priori. Nous simulons ainsi des cartes ecologiques dont les images sont soumises a un test de monte carlo pour mesurer la pertinence du modele. Nous utilisons la capacite de choquet, descripteur des ensembles aleatoires en morphologie mathematique, pour analyser les associations de couleurs, c'est-a-dire, les associations des ecosystemes. Toutes les paires de couleurs sont decrites selon cette methode, ce qui permet de voir graphiquement, comment la capacite de choquet calculee sur une image reelle se comporte par rapport a des images simulees. Toutefois, ceci ne fournit pas une reponse globale, autorisant une comparaison quantitative entre les images. Nous proposons alors une analyse triadique partielle des donnees, qui conduit a une synthese de la capacite de choquet en tenant compte des comportements de toutes les phases. On evalue ainsi globalement la distance entre modele et realite. La comparaison de differents secteurs des plaines fluviales peut alors se faire, non pas en comparant la complexite de leurs representations cartographiques, mais en comparant le degre de complexite des modeles qui assurent leurs simulations

  • Titre traduit

    Stochastic pyramid and landscape ecology: modelling of spatial structures by synthetic images


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Informations

  • Détails : 1 vol. (179--8 p.-[43] p. de pl.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-179

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  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
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  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
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  • Cote : L-36/94/MM
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