Evaluation des séries temporelles Sentinel-1 & 2 pour l’identification et la caractérisation des continuités écologiques, des paysages boisés aux paysages agricoles

Evaluation of Sentinel-1 & 2 time series for the identification and characterization of ecological continuities, form wooded to crop domined landscapes

• Auteur / Autrice : Audrey Mercier
• Direction : Laurence Hubert-Moy, Jacques Baudry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Geographie
• Date : Soutenance le 21/01/2021
• Etablissement(s) : Rennes 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sociétés, temps, territoires (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral- Environnement- Télédétection- Géomatique UMR 6554 / LETG
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Petit-Michaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samuel Corgne, Paola Mairota
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Bégué, Hervé Nicolas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie du paysage

Radar à antenne synthétique

Imagerie satellitaire

Télédétection

Agriculture

Mots clés libres

Télédétection

Agriculture

Images satellite optiques et RSO

Écologie du paysage

Remote sensing

Agriculture

Optical and SAR satellite images

Landscape ecology

Résumé

La perte des habitats est aujourd’hui considérée comme l’une des plus sérieuses menaces sur la biodiversité. Si de nombreuses études se sont concentrées sur le rôle de « conduit » des éléments boisés, très peu d’entre elles se sont focalisées sur le rôle des continuités écologiques au sein des mosaïques agricoles. Les objectifs de cette thèse étaient (1) d’évaluer la synergie des séries temporelles Sentinel 1 et 2 pour identifier et caractériser les éléments constitutifs des continuités écologiques à travers des classifications de l’occupation et de l’utilisation des sols et la caractérisation de cultures dans les paysages boisés et agricoles et (2) d’estimer l’impact de la structuration spatio-temporelle de ces paysages sur la biodiversité en utilisant des métriques dérivées des séries temporelles Sentinel. Les résultats ont mis en évidence que bien que les données S-2 soient plus adaptées que les données S-1 pour la discrimination des types d’occupation du sol dans les paysages boisés et des stades phénologiques du blé et du colza dans les paysages agricoles, l’usage combiné des données S-2 et S-1 améliore la précision des classifications les données S-1 présentant de surcroît un fort intérêt dans les zones nuageuses. Ils ont aussi montré l’intérêt des indicateurs polarimétriques dérivés des données S-1 pour caractériser les cultures du blé et de colza. Enfin, ils ont permis de souligner l’intérêt de la métrique d’hétérogénéité biophysique dérivée des données S-2 pour estimer précisément la distribution des espèces de carabes. L’usage de cette métrique, calculée avec des images gratuites et disponibles partout sur la Terre, continue et cohérente d’un site à l’autre et d’un type de culture à l’autre, devrait contribuer à l’étude de l’impact des continuités écologiques sur la biodiversité.

Habitat loss is now considered one of the most serious threats to biodiversity. While many studies have focused on the circulation role of woodland features, very few have focused on the role of ecological continuities within agricultural mosaics. The objectives of this thesis were (1) to assess the combined use of Sentinel 1 and 2 time series to identify and characterize the elements of ecological continuities through land cover classifications and crop characterization in wooded and crop-dominated landscapes and (2) to estimate the impact of the spatio-temporal structuring of these landscape on biodiversity using metrics derived from Sentinel time series. The results showed that although S-2 data are more adapted than S-1 data to discriminate between land cover/land use types in wooded landscapes and phenological stages of wheat and rapeseed in crop-dominated landscapes, the combined use of S-2 and S-1 data improves their accuracy of the classifications, with S-1 data also showing a strong interest in cloudy areas. They also showed the interest of polarimetric indicators derived from S-1 data to characterize wheat and rapeseed crops. Finally, they highlighted the interest of the biophysical heterogeneity metrics derived from S-2 data to accurately estimate the distribution of carabid beetle species. The use of this metric, calculated with free images available everywhere on Earth, continuous and consistent from one site to another and from one type of crop to another, should contribute to the study of the impact of ecological continuities on biodiversity.