UUnn ddrroonnee ppoouurr ddéétteecctteerr eett ...€¦ · develop methods for monitoring the management of these wetlands with drones. ... Les altitudes du bassin sont comprises

La Bastide d’Engras

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LEFEVRE Solenne, MADROLLES Florentin, PILLE Lauranne

Promotion : Gestion des Milieux Naturels 2014

AGROPARISTECH – ENGREF – NANCY

Module : Bassin versant

Professeur encadrant :

DURAND Philippe

Durée : 5 semaines

Un drone pour détecter et délimiter les zones humides : Une réalité imminente ? . 2014 2

Sommaire

Résumé / Abstract .................................................................................................................................... 4

Remerciements ......................................................................................................................................... 5

Avertissement .......................................................................................................................................... 5

Introduction .............................................................................................................................................. 6

I) Présentation générale............................................................................................................................ 7

1.1) Le Bassin versant de la Cèze ................................................................................................... 7

1.2) Zones Humides : définitions, enjeux et menaces ..................................................................... 8

1.3) Présentation du commanditaire : GEOFALCO ..................................................................... 12

1.4) Objectifs de l’étude drone ...................................................................................................... 13

1.5) Présentation du drone et du matériel utilisé ........................................................................... 13

1.6) Climat précédent le vol du drone ........................................................................................... 14

II) Apports d’un drone dans la détection, la délimitation et la caractérisation des habitats et dans le

fonctionnement des zones humides ....................................................................................................... 16

2.1) Détection et délimitation de mares à l’aide d’un drone ......................................................... 16

2.2) Détection et délimitation des habitats et fonctionnement des zones humides ....................... 18

III) Atouts et limites de l’utilisation d’un drone dans le cadre de la détection et de la délimitation des

habitats et des zones humides ................................................................................................................ 22

IV) Utilisation d’indices écologiques pour détecter et délimiter les zones humides ............................. 28

V) Place d’un drone dans la mise en place d’indicateurs pour le suivi d’un plan de gestion ................ 32

Conclusions et perspectives d’avenir ..................................................................................................... 37

Conclusions et perspectives d’avenir ..................................................................................................... 37

Bibliographie.......................................................................................................................................... 38

Annexes.................................................................................................................................................. 40


Table des illustrations

FIGURE 1 : LOCALISATION DU BASSIN VERSANT DE LA CÈZE. WWW.ABCEZE.FR ....................................... 7

FIGURE 2 : DÉBIT MOYEN MENSUEL (EN M3/S) .......................................................................................... 8

FIGURE 3 : ILLUSTRATION DES CARACTÉRISTIQUES DES SOLS DE ZONES HUMIDES .................................... 9

FIGURE 4: DÉMARCHE GÉNÉRALE POUR LA RÉALISATION D'UN VOL DE DRONE ....................................... 14

FIGURE 5 : TEMPÉRATURES ET PRÉCIPITATIONS DE JANVIER 2014 À LUSSAN (30) .................................. 15

FIGURE 6 : LOCALISATION DES SECTEURS D'ÉCHANTILLONNAGE POUR LES MARES ................................. 16

FIGURE 7 : MARE OBSERVÉE AVEC LE DRONE ......................................................................................... 17

FIGURE 8 : LOCALISATION DES ZONES DE GESTION ................................................................................. 19

FIGURE 9 : TABLEAU RÉCAPITULATIF DES SURFACES DES HABITATS CORINE BIOTOPES SUR LES TROIS

SITES D'ÉTUDES ............................................................................................................................... 20

FIGURE 10 : TABLEAU RÉCAPITULATIF DES SURFACES DE ZONES HUMIDES SUR LES TROIS SITES D'ÉTUDES

........................................................................................................................................................ 20

FIGURE 11 : TABLEAU COMPARATIF DE DIFFÉRENTES TECHNIQUES D'OBTENTION DE DONNÉES

NUMÉRIQUES GÉORÉFÉRENCÉES (ORTHOPHOTOGRAPHIES, MODÈLES NUMÉRIQUES DE TERRAIN...) 24

FIGURE 12 : TABLEAU COMPARATIF DE DEUX TECHNIQUES D'OBTENTION D'INFORMATION

GÉOGRAPHIQUE : LE DRONE ET L'AVION (IGN) ................................................................................ 26

FIGURE 13 : PROTOCOLE DE COMPARAISON DES DIFFÉRENTS INDICES..................................................... 28

FIGURE 14 : TABLEAU RÉCAPITULATIF DES INDICES UTILISÉS POUR DÉTECTÉ ET DÉLIMITER DES ZONES

HUMIDES ......................................................................................................................................... 30

FIGURE 15 : LOCALISATION DES REJETS VÉGÉTALISÉS SUR LA COMMUNE DE LA BASTIDE D'ENGRAS ..... 32

FIGURE 16 : LOCALISATION DES HAIES RAJOUTÉES SUR LA COMMUNE DE LA BASTIDE D'ENGRAS ......... 33

FIGURE 17 : LOCALISATION DE L'ÉTENDUE D'EAU SUR LA COMMUNE DE POUGNADORESSE .................... 34

FIGURE 18 : LOCALISATION DE LA FRÊNAIE SUR POUGNADORESSE ......................................................... 35


Résumé / Abstract

Dans le cadre de l’étude des zones humides du bassin versant de la Cèze réalisée par les élèves

d’AgroParisTech, ce document est l’analyse d’un nouvel outil de travail : les orthophotographies de

drone. Sur les trois sites étudiés (Pougnadoresse, Lussan et la Bastide d’Engras, Gard), des

orthophotographies en couleur et en proche infrarouge ainsi qu'un modèle numérique de surface ont

été collectés. A partir de ces images, une cartographie des habitats et des zones humides est

effectuée par photo-interprétation, puis vérifiée sur le terrain. Différents indices écologiques (indice de

végétation normalisé (NDVI), indice de sol je sais plus quoi (SAVI), Indice de brillance(IB)) qui

peuvent être fournis par les images proche-infrarouge sont étudiés pour déterminer leur efficacité dans

la détection et la délimitation des zones humides. Une analyse des atouts et inconvénients des images

du drone ainsi qu’une comparaison avec les autres outils cartographiques sont réalisées. Enfin, une

réflexion est menée sur des méthodes de suivi de la gestion de ces zones humides par drone.

As part of the study of wetlands of the Cèze watershed, realized by students of AgroParisTech, this

document is the analysis of a new tool: orthophotographies of drone. Orthophotos in color and near

infrared, as far as a digital surface model, were collected for the three studied sites (Pougnadoresse,

Lussan and Bastide Engras, Gard, France). From these images, a mapping of habitats and wetlands is

performed by photo- interpretation and verified during an outdoor phase. Different ecological indices

(Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI),

Brightness Index (IB)) that can be provided by the near-infrared images are studied to determine their

effectiveness in detecting and delimiting wetlands. An analysis of the advantages and disadvantages of

drone's images and a comparison with other mapping tools are made. Finally, a study is conducted to

develop methods for monitoring the management of these wetlands with drones.


Remerciements

Nous tenons à remercier les structures à l’origine de ce projet : le syndicat AB

Cèze, l’Agence de l’Eau Rhône-Méditerranée-Corse, le bureau d’étude Élément 5. Les

personnes, étrangères à AgroParisTech qui nous ont encadrés pour ce projet Daniel

Choffel, Nadine Bosc-Bossut, Michel Daragon , Mathieu De Pinel et Anthony Laurent.

Enfin, nous remercions tous les acteurs du territoire que nous avons rencontré et qui ont

pris du temps pour répondre à nos questions.

Avertissement

Le travail présenté dans ce rapport a été réalisé par des étudiants dans un temps

limité, et avec avant tout un objectif pédagogique. Malgré le soin qui y a été apporté, il

peut comporter des erreurs dans les résultats, ou manquer de précision, par manque de

temps. Un travail plus approfondi serait nécessaire avant une application directe et des

résultats définitifs. Nous invitons donc le lecteur à garder un regard critique.


Introduction

Ce rapport présente les travaux de 19 étudiants en 3ème

année de la spécialité Gestion des Milieux

Naturels (GMN) de l’école AgroParisTech-Nancy.

AgroParisTech est une école d’ingénieur issue de la fusion de trois établissements d’enseignement

supérieur et de recherche : l’Institut National Agronomique Paris-Grignon, l’Ecole Nationale

Supérieure des Industries Agricoles et Alimentaires de Massy et l’Ecole Nationale du Génie Rural des

Eaux et des Forêts qui comprenait la Formation des Ingénieurs Forestiers à Nancy. Le site nancéien

d’AgroParisTech est plus particulièrement spécialisé dans la Gestion Forestière et de celle des Milieux

Naturels et est ouvert aux autres écoles d’ingénieur. Ainsi, deux étudiantes de l’ENGEES, l’école de

l’eau, une étudiante de Bordeaux Sciences Agro, une de l’école d’Horticulture d’Angers, un étudiant

de LaSalle Beauvais, un étudiant de l’ENSAIA, un étudiant de Montpellier SupAgro et une étudiante

en formation continue, ont rejoint cette promotion.

L’étude « Bassin versant de la Cèze et ressource en eau» qui va être présentée conclut nos six mois de

spécialité et a duré cinq semaines. Elle nous a permis de mobiliser nos connaissances et méthodes

acquises durant notre formation telles que la reconnaissance d’habitats, la gestion et restauration de

milieux, la cartographie sous Système d’Information Géographique ou encore la modélisation.

Nous avons travaillé sur trois grandes thématiques : la pré-localisation des zones humides à l’échelle

du bassin versant de la Cèze, la mise en place de plans de gestion pour la réhabilitation de zones

humides et enfin une analyse socio-économique de nos zones d’études. Ce fût, également, l’occasion

de travailler avec de nouvelles technologies comme l’exploitation d’images issues d’un drone.


I) Présentation générale

1.1) Le Bassin versant de la Cèze

Le bassin de la Cèze, d’une superficie de 1360 km², est situé au nord du département du Gard,

entre le massif cristallin des Cévennes et le sillon rhodanien (Cf. Figure 1). Il empiète sur le sud du

département de l’Ardèche, et passe à l’est de la Lozère. La Cèze est un affluent de la rive droite du

Rhône, localisé entre le bassin de l’Ardèche au nord et celui des Gardons au sud.

Figure 1 : Localisation du Bassin versant de la Cèze. www.abceze.fr

Les altitudes du bassin sont comprises entre plus de 1500 m dans le massif granitique du mont

Lozère à 27 m à la confluence avec le Rhône.

Le climat, de type méditerranéen en contexte cévenole, est marqué par une sécheresse estivale

importante et une concentration des pluies au printemps et à l’automne. Le caractère méditerranéen du

climat s’accentue d’amont en aval, avec un gradient de température croissant et de pluviométrie

décroissant : de 1500 à 760 mm/an. La prévention des inondations ainsi que la gestion des étiages et le

partage de la ressource sont au cœur des enjeux majeurs du bassin.

Ainsi par exemple, les épisodes pluvieux extrêmes, associés à la nature des sols, sont à

l’origine de la puissance des crues cévenoles. Entre 1295 et 2012, 122 crues historiques ont été

répertoriées et décrites; les crues majeures les plus connues étant celles de 1772, 1815, 1858 et 2002.

La crue de 1858 est l’une des plus importantes connues (38 victimes recensées) avec un débit estimé

de 3730m3/s à Bagnols-sur-Cèze. En 2010, 18% de la population totale du bassin se situait en zone

inondable soit 14 800 habitants (zone inondable maximale).

Les périodes estivales d’étiages sévères contrastent avec ces périodes d’inondations (Cf.

Figure 2). En effet, dès le mois de juin, on assiste sur le bassin versant à une chute rapide du débit, se

terminant en une période d'étiage en juillet-août avec une baisse du débit moyen mensuel au niveau de

3,5 m3/s ces deux mois. Dès septembre le débit remonte comme l’atteste le graphique ci-dessous.


Figure 2 : Débit moyen mensuel (en m3/s)

Station hydrologique : V5474010 La Cèze à La Roque-sur-Cèze pour un bassin versant de 1060 km2 et à 55 m d'altitude3

(le 08-06-2013 sur 53 ans de 1961 à 2013)

Source : Banque Hydro - Ministère de l'écologie et du développement durable

Le bassin versant de la Cèze présente quatre grands types de paysages :

- Viticole en aval, proche du Rhône.

- Gorges, garrigue et petits hameaux pittoresques en amont de Bagnols-sur-Cèze.

- Polyculture-élevage (surtout ovin et caprin) dans la zone de Saint-Ambroix. Ces dernières

années ont vu disparaître la vigne au profit des céréales. Augmentation du nombre de vergers

(abricotiers).

- Héritage minier marqué en amont de Saint-Ambroix et début des Cévennes caractérisé par de

l’élevage d’altitude et la mise en valeur du châtaigner.

Concernant l’activité économique de ce bassin, elle est caractérisée par une économie rurale

parfois difficile et un tourisme en plein essor (la centrale nucléaire de Marcoule tient également une

place importante dans l’offre d’emploi sur le bassin). Le tourisme est principalement lié aux activités

d’eau sur la Cèze et au patrimoine historique (classements en « villages caractères »). Il existe

également un « tourisme vert », lié aux sites Natura 2000 et à la richesse en habitats, faune et flore de

ce bassin versant.

Les besoins de l’agriculture combinés à la forte affluence touristique en été pause des

problèmes de qualité et de quantité d’eau sur le bassin versant. En effet chaque année, en plus d’être

un département très attractif pour les touristes, la population du Gard augmenterait d’environ 30%

pendant l’été (selon un élu).

1.2) Zones Humides : définitions, enjeux et menaces

Les milieux humides représentent 6% des terres émergées et figurent parmi les écosystèmes les

plus riches et les plus diversifiés de notre planète (Source : Skinner & Zalewski, 1995) ; En France, ils

représentent 3% du territoire (hors vasières, milieux marins, cours d’eau et grands lacs) (Source : site

Eaufrance). Les zones humides, que nous définirons plus loin, abritent environ 25% de la biodiversité,

mais ont perdu 67% de leur surface au cours du XXè siècle. (source : développementdurable.gouv).

Définition des zones humides

La loi sur l’eau du 3 janvier 1992, consacre l’eau en tant que « patrimoine commun de la

nation. Sa protection, sa mise en valeur et le développement de la ressource utilisable dans le respect

des équilibres naturels sont d’intérêt général.» (Article 1)


En vue de préparer cette loi, à l’instigation du Muséum National d’Histoire Naturelle, une

première définition scientifique des zones humides avait été fournie.

Elles « se caractérisent par la présence, permanente ou temporaire, en surface ou à faible profondeur

dans le sol, d’eau disponible […]. Souvent en position d’interface […] entre milieux terrestres et

milieux aquatiques proprement dits, elles se distinguent par […] des sols hydromorphes ou non

évolués, et/ou une végétation dominante composée de plantes hygrophiles au moins pendant une

partie de l’année. Enfin, elles nourrissent et/ou abritent de façon continue ou momentanée des espèces

animales inféodées à ces espaces ».

Afin de définir ce qu’est une zone humide d’un point de vue juridique, la législation française

s’appuie sur deux critères alternatifs et interchangeables permettant d’établir un diagnostic fiable, à

savoir le sol et la végétation. En effet, les caractéristiques pédologiques des zones humides s’avèrent

persistantes, quelle que soit la période de l’année, et, dans une certaine mesure, quels que soient les

aménagements et la gestion en place. La partie réglementaire relative au régime général et à la gestion

de la ressource en eau et milieux aquatiques et marins, précise cette définition :

« Les critères à retenir pour la définition des zones humides […] sont relatifs à la morphologie des

sols liée à la présence prolongée d’eau d’origine naturelle et à la présence éventuelle de plantes

hygrophiles. […] En l’absence de végétation hygrophile, la morphologie des sols suffit à définir une

zone humide » (source : Légifrance, version en vigueur au 23 mars 2007 ; partie I)

Cette définition juridique française repose donc sur des critères, et non sur une liste de zones

définies comme étant humides. Contrairement au point de vue européen, sont exclus de cette

définition les milieux aquatiques que sont les cours d’eau, les plans d’eau, les lagunes, les eaux

marines, les zones humides artificielles telles que les bassins de lagunage ou de rétention d’eaux

pluviales. En outre, cette définition ne s’applique que sur le territoire de France métropolitaine et de

Corse.

Détermination et délimitation des zones humides

Une liste des plantes hygrophiles, définies par région biogéographique, ainsi que des types de

sols concernés par ce paragraphe I de l’article L211-1 est décrite par arrêté ministériel du 1er

octobre

2009 précisant les critères de définition et de délimitation des zones humides.

Cet arrêté, qui précise les modalités d’application de ces textes législatif et règlementaire, vient

apporter des précisions quant aux sols concernés.

Une illustration de la morphologie des sols humides est présentée ci-dessous (Cf. Figure 3) :

Figure 3 : Illustration des caractéristiques des sols de zones humides


La méthode à appliquer pour les prospections de terrain est décrite en annexe 1.2.2 de cet

arrêté. La circulaire du 18 janvier 2010 DGPAAT/C2010-3008 vient également apporter de

nombreuses spécifications quant à la délimitation des zones humides. Celle-ci stipule qu’un sondage,

de l’ordre de 1 à 1,2 mètres, doit correspondre à un secteur « homogène du point de vue des

conditions mésologiques », et s’attachera à vérifier la présence des caractéristiques de sols humides

suivantes :

- « d'horizons histiques (ou tourbeux) débutant à moins de 50 centimètres de la surface du sol et

d'une épaisseur d'au moins 50 centimètres ;

- ou de traits réductiques débutant à moins de 50 centimètres de la surface du sol ;

- ou de traits rédoxiques débutant à moins de 25 centimètres de la surface du sol et se

prolongeant ou s'intensifiant en profondeur ;

- ou de traits rédoxiques débutant à moins de 50 centimètres de la surface du sol, se prolongeant

ou s'intensifiant en profondeur, et de traits réductiques apparaissant entre 80 et 120 centimètres

de profondeur. »

(source : Légifrance, version en vigueur au 1 octobre 2009, annexe 1.2.2)

L’observation de ces traits d’hydromorphie est préférable en fin d’hiver ou en début de

printemps. En l’absence de telles caractéristiques, un examen de la végétation est préconisé par cet

arrêté ; une expertise des conditions hydrogéomorphologiques peut également être exigée pour les cas

particuliers (fluvisols et podzosols humiques et humoduriques). Le critère « végétation hygrophile »,

s’il est présent, n’est pas obligatoire pour déterminer la présence d’une zone humide ou non. Comme

pour l’aspect édaphique, l’examen de la végétation peut passer par l’analyse de cartes, en l’occurrence

si les zones étudiées sont classées en tant qu’habitats de zones humides selon le Code CORINE

Biotopes ou le Prodrome de végétation de France. (H pour les zones humides véridiques, p « pro

parte » pour les habitats n’étant pas entièrement caractéristiques de zones humides).

Si des relevés sur le terrain s’avèrent nécessaires à la détermination de zones humides, une

méthodologie précise est décrite par ce même arrêté du 1er octobre 2009, en annexe 2.1.1. Il préconise

de procéder ainsi :

« Effectuer une estimation visuelle du pourcentage de recouvrement des espèces pour chaque strate de

végétation (herbacée, arbustive ou arborescente) en travaillant par ordre décroissant de recouvrement ;

- pour chaque strate :

- noter le pourcentage de recouvrement des espèces ;

- les classer par ordre décroissant ;

- établir une liste des espèces dont les pourcentages de recouvrement cumulés permettent

d'atteindre 50 % du recouvrement total de la strate ;

- ajouter les espèces ayant individuellement un pourcentage de recouvrement supérieur ou égal à

20 %, si elles n'ont pas été comptabilisées précédemment ;

- une liste d'espèces dominantes est ainsi obtenue pour la strate considérée ;

- répéter l'opération pour chaque strate ;

- regrouper les listes obtenues pour chaque strate en une seule liste d'espèces dominantes toutes

strates confondues (4) ;

- examiner le caractère hygrophile des espèces de cette liste ; si la moitié au moins des espèces

de cette liste figure dans la « Liste des espèces indicatrices de zones humides » mentionnée au

2.1.2 , la végétation peut être qualifiée d'hygrophile. »

(source : Légifrance, version en vigueur au 1er octobre 2009, annexe II, partie 2.1.1 « Méthode »)

Fonctions des zones humides

Les zones humides participent au fonctionnement des écosystèmes et ont un rôle indéniable dans

le fonctionnement des sociétés humaines. Quatre grandes fonctions ont été identifiées (Adamus et

Stockwell, 1983) :

- Fonction hydrologique :

Les zones humides participent à la régulation des régimes hydrologiques. Elles jouent,

en effet, un rôle tampon variable suivant leur nature, en « absorbant » momentanément


une partie des excès d’eau de pluie pour le restituer progressivement dans le milieu

environnant lors des périodes plus sèches par exemple. Elles peuvent ainsi limiter

l’intensité des crues et soutenir le débit des cours d’eau en période de basses eaux. De

plus, les zones humides participent à la recharge des nappes phréatiques.

- Fonction biochimique :

Les zones humides contribuent au maintien et à l’amélioration de la qualité de l’eau. En

effet, elles ont un pouvoir épurateur, jouant tout à la fois le rôle de filtre physique et

de filtre biologique. Elles favorisent les dépôts de sédiments y piégeant les métaux

lourds associés et sont le siège privilégié de dégradations biochimiques, de

désinfection, d'absorption de substances indésirables ou polluantes. Les zones humides

sont donc des « stations d’épuration » naturelles participant à l’alimentation en eau

potable aux populations humaines et animales.

- Fonction d’habitat/régulation des chaînes trophiques

Les zones humides constituent un réservoir de biodiversité exceptionnel. Elles abritent

un très grand nombre d'espèces végétales et animales pour une surface réduite. En

France, 30% des espèces végétales et menacées vivent dans les milieux humides et

50% des espèces d'oiseaux dépendent de ces zones. Les fonctions qu'elles offrent sont

essentielles pour les espèces animales et végétales (alimentation, reproduction, lieu de

refuge et de repos). De plus, elles sont une composante essentielle des couloirs de

migration des espèces, à l'interface entre les milieux terrestres et aquatiques (cours

d'eau, lacs).

- Fonction de récréation, d’éducation et culturelle

Les zones humides jouent un rôle essentiel pour notre vie sociale et culturelle. Dans le

passé, de grandes civilisations se sont développées autour de milieux humides

(Mésopotamie, Egypte, Macédoine près d'estuaires, de deltas et de cours d'eau). En

France, les zones humides font partie de notre patrimoine paysager et culturel et elles

constituent un support pour de nombreuses activités touristiques et récréatives, telles

que la chasse, la pêche, l'observation de la nature... L'abondance de biodiversité dans

ces milieux constitue également un excellent support pédagogique et permet d'informer

et de sensibiliser la population sur les écosystèmes en général.

Menaces et protection nationale

Les causes majeures de disparition de ces milieux sont rattachées aux activités anthropiques :

développement de l’urbanisation et des infrastructures, intensification de l'agriculture et de

l'aquaculture, déprise et boisement de terres agricoles, aménagement des cours d'eau et enfin

introduction d'espèces exotiques envahissantes.

Dans ce cadre, plusieurs mesures ont été prises à différents niveaux. La directive cadre sur

l’eau (DCE) du 23 octobre 2000, transposée en droit français par la loi du 21 avril 2004, impose un

« bon état des eaux », mais ne considère pas les zones humides comme des masses d’eau et seuls les

sites protégés par le biais de directives européennes (Habitat et Oiseaux) et notamment les sites Natura

2000 humides sont identifiés.

Deux ans plus tard, la Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques du 30 décembre 2006 (LEMA)

dote le gestionnaire de nouveaux outils règlementaires afin d’atteindre cet objectif, en passant par une

amélioration de l’organisation institutionnelle de gestion des eaux. C’est de cette loi qu’est né l’Office

National de l’Eau et des Milieux Aquatiques (ONEMA), qui, au niveau national, doit favoriser une

gestion globale, durable et équilibrée de la ressource en eau.

Aujourd’hui, c’est globalement le Code de l’Environnement qui régit les aspects législatif et

réglementaire relatifs à la ressource en eau et aux milieux aquatiques. Au chapitre Ier

relatif au régime

général et à la gestion de la ressource (sous-entendu en eau et en milieux aquatiques et marins, auquel


se réfère le titre Ier

), sont énoncés les préceptes de « gestion équilibrée et durable » visant, entre-autre,

à assurer la « préservation des zones humides » (source : article L211-1 du Code de l’Environnement).

Enfin, dans le cas où une zone identifiée comme humide constituerait un biotope pour de

nombreuses espèces protégées, la loi stipule que toute destruction, altération ou dégradation de ce

milieu particulier est interdite (source : article L41161 du Code de l’Environnement), et permet par ce

biais de protéger cette zone humide.

1.3) Présentation du commanditaire : GEOFALCO

(source : GEPFALCO. 2013)

GEOFALCO est une entreprise innovante crée par Matthieu de

Pinel de la Taule, dans le département de la Haute Garonne (31).

Cette entreprise propose toute une gamme de photographies

aériennes scientifiques de très haute précision afin de répondre aux

besoins du marché dans la gestion et l’aménagement du territoire.

Réactivité et autonomie :

GEOFALCO se déplace sur site partout en France et déploie son système en quelques instants afin de

pouvoir répondre aux besoins spécifiques qui nécessitent un maximum de réactivité. Le livrable peut

être fourni entre 48 et 72h selon le projet.

Savoir Faire :

Mission aérienne : Planification, coordination et réalisation des missions aériennes par avion (2010-

2013 Centre de Géomatique du Québec-Canada)

Drone : 3 années de travail dans l’intégration des drones dans le milieu civil, conception,

règlementation, paramétrage des systèmes d’autopilote, traitement de l’image, missions de vol (2010-

2013 Centre de Géomatique du Québec-Canada)

Géomatique/Télédétection : 5 années d’expérience dans la gestion des données géographiques, calcul,

analyses, interprétation (Centres de recherche / bureaux d’études / Parcs Nationaux).

Précision :

GEOFALCO produit des données géographiques de très haute précision. Les données se positionnent

parfaitement sur les référentiels courants tels que la BD-Ortho de l’IGN. La résolution des images

peut atteindre jusqu’à 3 cm au sol par pixel ce qui apporte une grande capacité d’analyse et

d’interprétation.

Conseil :

GEOFLACO fournit également de l’assistance pour l’interprétation, la compilation et l’exploitation

des images et des données géographiques extraites en fonction des besoins.

Réglementation :

- GEOFALCO possède toutes les qualifications et les autorisations nationales et préfectorales

conformément à l’arrêté du 11 avril 2012 relatif à l’utilisation de l’espace aérien par les

aéronefs qui circulent sans personne à bords dans le cadre du scénario S2+ ;

- Agréé par la Direction général de l’Aviation Civile (DGAC) ;

- Membre de la Fédération Professionnelle du Drone Civil.


1.4) Objectifs de l’étude drone

Quatre objectifs principaux ont été identifiés :

A) Détecter et délimiter les Zones Humides à confirmer par des Prospections de Terrain (ZHPT),

voire les Zones Humides (ZH) au sens de la législation, à partir des images issues de drone.

Comparer cet outil à d’autres techniques : permet-il d’affiner la prélocalisation des zones

humides ?

B) Évaluer techniquement et financièrement l’utilisation d’un drone dans le cadre de la

cartographie des zones humides.

C) Définir l’utilité des images issues de drone dans le fonctionnement des ZH.

D) Définir l’utilité du drone dans la mise en place de plan de gestion et de restauration ainsi que

dans les suivis.

1.5) Présentation du drone et du matériel utilisé

Caractéristiques du drone : Ebee de senseFly (SenseFly, 2009-2013.)

- Poids : 700 g ;

- Envergure : 96 cm ;

- GPS intégré pour la localisation ;

- Logiciel de plan de vol ;

- Batterie au Lithium polymère ;

- Temps de vol par batterie : 45 minutes ;

- Vitesse de croisière : 36-57 km/h (10-16 m/s) ;

- Résistance au vent : jusqu’à 45 km/h (12 m/s) de vent ;

- Liaison radio : plus de 3 km ; ATTENTION : le maximum autorisé par la loi est de 1km ;

- Caméra intégrée et contrôlée électroniquement ;

- Caméra 16 MégaPixel couleur (RVG) et Proche InfraRouge (PIR) ;

- Résolution par pixel : < à 3 cm pour les orthophotographies et < à 5 cm pour les Modèles

Numériques de Surfaces ;

- Simulateur de vol ;

- Démontable.

Produits obtenus :

Orthophotographies couleur (RVB) : 400 à 700 nm ;

Orthophotographies en proche infrarouge (PIR) : 720 nm ;

Modèle numérique de Surface (MNS) : obtenu par aéro-triangulation stéréoscopique.

Démarche générale pour la réalisation d’un vol de drone :


Autre matériel utilisé :

Logiciels de SIG : ArcGis, QGis

1.6) Climat précédent le vol du drone

Le drone a survolé les zones de prospection des mares sur la commune de Lussan, le site de La

Bastide d’Engras et le site de Pougnadoresse en couleur, le 22 janvier 2014, le site de Pougnadoresse

en PIR et le site de Lussan le 23 janvier 2014.

Le passage en période hivernal du drone permet l’observation de la végétation sans feuillage

pour les arbres caducs non marcescents.

Demande du client

Préparation du terrain (quelques jours avant le vol) :

Choix des dates de vol en fonction des conditions météo

Autorisation de vol au moins 48h à l’avance (dépôt des plan de vol à la

DGAC)

Étude préliminaire :

Définir si la zone est correspond aux normes de la législation (hors

périmètre de centrale nucléaire, d’aéroport et aérodrome, de ville et

village…)

Définir le nombre de vols nécessaires

Identifier les zones de décollage et d’atterrissage

Phase de terrain (vol du drone) :

Altitude de vol max : 150 m

Environ 200 à 300 ha/jour (soit environ 50 ha/heure)

Horaires de vol pour avoir le moins d’ombres : 10-11h à 15-16h en

période estivale, fenêtre moins grande durant l’hiver

Phase de traitement post terrain :

Géoréférencement, orthorectification, traitement des orthophotos et des

MNS

Temps de traitement aléatoire, dépend de la complexité du terrain,

environ 2 jours de traitement pour une journée de terrain

Envoie des données au client 48 à 72h après le terrain

Figure 4: Démarche générale pour la réalisation d'un vol de drone


Figure 5 : Températures et précipitations de janvier 2014 à Lussan (30)

Par ailleurs, le drone est passé trois jours après deux gros épisodes pluvieux (90 et 37 mm

respectivement les 18 et 19 janvier), ce qui a permis au sol de se ressuyer par endroit et que l’eau

s’accumule dans les zones humides. De plus, les températures étant assez fraîches, les quantités d’eau

apportées à l’écosystème n’ont pas été consommées par la végétation ni par évaporation massive.

C’est pourquoi les quantités d’eau disponibles et observables au niveau du sol restent très importantes.

Lors du passage du drone les conditions étaient ensoleillées avec peu de nuages.

Drone


II) Apports d’un drone dans la détection, la délimitation et la

caractérisation des habitats et dans le fonctionnement des zones

humides

2.1) Détection et délimitation de mares à l’aide d’un drone

Objectif :

Définir l’utilité des images issues d’un drone dans la détection et la délimitation de mares en milieu

ouvert et forestier.

Matériel utilisé :

- Orthophotographies couleur du drone, à très haute résolution spatiale ;

- Modèle Numérique de Surface (MNS) ;

- Scan 25 de l’IGN ;

- Pré étude du Conseil Général du Gard sur la présence de mares temporaires ou permanentes ;

- ArcGis et QGis.

Surface inventoriée et localisation :

Les surfaces inventoriées sont de 43 et de 47 ha autour de la commune de Lussan (Cf. Figure 6).

Figure 6 : Localisation des secteurs d'échantillonnage pour les mares

Résultats :

La carte IGN au 25 000ème

permet le repérage d’une seule mare sur les deux sites étudiés (le

site le plus à l’Ouest). Cette mare de 660m² (Cf. Figure 7), est facilement détectée et délimitée grâce

aux orthophotographies du drone. On observe très bien les contours de la mare et la présence de

végétation aquatique (vert clair) dans sa partie Ouest. Deux autres mares ont été inventoriées par

l’étude menée par le Conseil Général du Gard sur le site le plus à l’Ouest, mais aucune des deux n’a

pu être observée à partir d’images du drone. Plusieurs hypothèses ont été explorées :


- Le manque d’eau pourrait participer à la faible durée de vie des mares (mares temporaires) :

toutefois, la prospection hivernale couplée à un épisode pluvieux très important aurait du faire

apparaître la mare en eau même si elle est temporaire. Cette hypothèse est donc rejetée.

- Les mares sont cachées par le feuillage : la prospection hivernale permet de s’affranchir d’une

partie du feuillage des arbres (sauf pour les sempervirents). Une seule des deux mares pourrait

être cachée par le couvert arboré, du fait de sa petite taille.

- Les mares sont absentes et/ou mal localisées : il s’agit de l’explication la plus probable

notamment pour la plus grande des deux. Il aurait été intéressant de pouvoir vérifier sur le

terrain la présence des mares, mais nous n’avons pas eu assez de temps pour réaliser cette

étape.

- Les mares sont trop petites pour être observées avec un drone : cette hypothèse n’est pas

probable, la très haute résolution des images de drone permet en effet d’identifier de nombreux

détails sur les orthophotographies tels que des espèces herbacées, des fossés, … Par

conséquent, les mares sont facilement identifiables à partir du moment où elles ne sont pas

trop cachées par les arbres.

L’ensemble des deux secteurs d’étude a été minutieusement observé de manière à trouver

d’autres mares présentes. Au total, c’est près d’un jour homme de recherche sur orthophotographies

qui a été passé sans pour autant permettre l’identification de nouvelles mares.

La bande rouge des orthophotographies couleurs du drone a été isolée pour tenter de détecter

d’autres mares. Néanmoins, à cause d’un système trop complexe lié à l’importante diversité de

milieux (garrigues, forêts, milieux ouverts, cours d’eau, végétation aquatique,…) et à la présence

d’ombres, la bande rouge n’a pas permis non plus d’identifier de nouvelles mares.

Un Modèle Numérique de Surface issue du drone a aussi été utilisé sans pour autant donner de

résultat. Dans cet objectif, un Modèle Numérique de Terrain aurait été préférable : le houppier des

arbres ressort particulièrement bien dans le MNS.

Figure 7 : Mare observée avec le drone

Discussion :

Plusieurs variables influencent la détection et la délimitation des mares. Tout d’abord, la date

de prise de vue influe sur les quantités d’eau récemment apportées à l’écosystème, et donc sur

l’observation de mares en eau. La présence ou l’absence de feuillage rend plus difficile ou facilite

l’observation de mare en contexte forestier. La taille de la mare, la présence de végétation aquatique et

les ombres portées sur les images jouent également sur la qualité de l’observation. Il en ressort que la

période la plus propice à l’observation des mares est l’hiver, et plus précisément quelques jours après

un gros épisode pluvieux et par une journée ensoleillée. Pour bénéficier de conditions


météorologiques plus favorables et surtout d’un effet plus limité de l’ombre des arbres, les

prospections doivent être réalisées en fin d’hiver/début printemps, mais impérativement avant tout

débourrement de la végétation qui viendrait d’une part masquer les mares et d’autre part les assécher

progressivement.

Lors de ces prospections, il serait intéressant de tester d’autres types de capteurs comme le

proche infrarouge (PIR) ou le moyen infrarouge (MIR) qui permettent de mieux observer la présence

d’eau à la surface du sol. Des indices comme l’indice de brillance du sol (IB) ou l’indice de végétation

normalisé (NDVI) pourraient ainsi être testés mais dans des conditions climatiques certainement

différentes.

Conclusion :

Les conditions de capture des orthophotographies du drone sont très importantes pour la

détection et la délimitation des mares. Le type de capteur utilisé influence fortement les résultats.

Néanmoins l’ensemble des mares présentes sur un secteur donné ne peut être inventorié avec le drone,

à cause notamment du couvert arboré qui gène la détection des mares les plus petites.

Les résultats présentés ci-avant sont à nuancer car peu représentatifs : un faible nombre de

mares a été observé. De plus, aucune campagne de terrain n’a été réalisée dans le but de détecter

d’éventuelles mares qui ne l’auraient pas été avec le drone et de confirmer ou infirmer la présence des

deux mares qui n’ont pu être observées avec le drone.

2.2) Détection et délimitation des habitats et fonctionnement des zones

humides

Objectif :

Détecter et délimiter les zones humides, réaliser la cartographie des habitats et étudier le

fonctionnement des zones humides sur les trois sites d’études : La Bastide d’Engras, Pougnadoresse,

Lussan.


- Orthophotographies couleur de drone, à très haute résolution spatiale ;

- Modèle Numérique de Surface (MNS) ;

- Scan 25 et Scan 100 de l’IGN ;

- ArcGis et QGis.

Surface inventoriée et localisation :

Site de Lussan : 160 ha

Site de La Bastide d’Engras : 34 ha

Site de Pougnadoresse : 28 ha

(Cf. Figure 8)


Figure 8 : Localisation des zones de gestion

Méthodologie :

Étape 1 :

Les zones humides sont identifiées et délimitées par photo-interprétation (Cf. Annexe 1) grâce

aux orthophotographies de drone et du MNS. Trois niveaux sont distingués :

- 1 : absence de zone humide ;

- 2 : zone humide potentielle ;

- 3 : zone humide.

Ces niveaux permettent de différencier les zones humides respectant les critères de la directive

sur les zones humides, à savoir des traces d’humidité ainsi qu’un couvert végétal typique, de celles

dont on ne peut déterminer la botanique mais qui présentent des traces d’humidité (zones humides

potentielles).

L’ensemble des fossés (bien visibles) et des fossés potentiels (peu visibles ou peu marqués)

sont également répertoriés pour définir le sens de l’écoulement de l’eau et le fonctionnement de la

zone humide.

Étape 1 bis :

Comme pour les zones humides à l’étape 1, les habitats sont identifiés et délimités par photo-

interprétation, et le code CORINE Biotopes correspondant aux habitats identifiés leur est attribué

(RAMEAU Jean-Claude, BISSARDON Miriam, GUIBAL Lucas. 1996.). Le même système

d’incrémentation 1, 2, 3, est utilisé selon le caractère humide ou non de chaque zone.

Étape 2 :

Cette étape consiste à vérifier et valider sur le terrain les cartographies établies par photo-

interprétation. Plusieurs groupes d’étudiants parcourent la zone et vérifient, à l’aide de tarières

pédologiques pour identifier, si les zones humides potentielles présentent ou non des traces

d’hydromorphie. Ils vérifient également la présence de fossés et le sens de l’écoulement de l’eau dans

ces derniers. En cette saison, il n’est pas possible d’étudier précisément la botanique des zones. Seul le

critère d’hydromorphie est donc pris en compte pour déterminer les zones humides au sens

réglementaire.


Étape 3 :

Les cartographies des habitats et du fonctionnement des zones humides sont corrigées suite à

la phase de terrain.

Étape 4 :

Une fois les cartographies des habitats réalisées, un état initial peut être dressé, par un bilan

des habitats présents et de leur surface et un bilan des zones humides et de leur surface.

Résultats :

Les différentes cartes se trouvent en Annexes 2, 3, 4. Globalement, les habitats sont assez

identiques d’une zone à l’autre (Cf. Figure 9). Le fonctionnement de la zone humide est propre à

chaque zone, et a été analysé dans l’étude concernant les plans de gestion. Code

CORINE Nom habitat

La Bastide (ha)

Pougnadoresse (ha)

Lussan (ha)

22.1 Eaux douces 0,01 0,03 -

24 Eaux courantes 0,09 - -

31.8 Fourrés 1,33 - 0,19

32 Fruticées sclérophylles - - 24,01

37 Prairies humides et mégaphorbiaies 2,04 8,91 12,66

38.2 Prairies à fourrage des plaines 4,20 0,14 17,31

41 Forêts caducifoliées 7,28 - 6,11

45 Forêts de chênes verts 3,83 1,57 0,26

53 Végétation de ceinture des bords de cours

d'eau 0,09 0,42 -

53.1 Roselières 0,45 - -

82.11 Grandes cultures 3,73 2,98 64,94

82.12 Cultures et maraichages - - 1,44

83.1 Vergers de hautes tiges 0,07 - 3,56

83.11 Oliveraies 0,55 - -

83.21 Vignobles 5,64 1,05 1,74

83.32 Plantations d'arbres feuillus 0,14 3,05 1,93

84.4 Bocages 0,18 0,66 8,25

85.31 Jardins ornementaux 0,81 - 2,55

85.32 Jardins potagers de subsistance 0,20 - 0,05

86.2 Villages 0,08 1,68 1,44

87.1 Terrains en friche 0,81 0,97 7,52

87.2 Zones rudérales 0,35 - -

89.22 Fossés et petits canaux 0,70 4,14 2,32

NA Voies de communications (routes, chemins…) 1,00 2,37 3,13

Figure 9 : Tableau récapitulatif des surfaces des habitats CORINE Biotopes sur les trois sites d'études

Les surfaces initiales de zones humides pour chaque site d’étude sont consignées dans le

tableau ci-dessous (Cf. Figure 10) : Code Zone

humide Signification

La Bastide (ha)

Pougnadoresse (ha)

Lussan (ha)

1 Absence de zone humide 25,6 15,2 59,95

2 Zone humide potentielle ou zone d’écoulement

de l’eau 2,7 11,1 71,50

3 Zone humide 3,5 12,6 28,00

Figure 10 : Tableau récapitulatif des surfaces de zones humides sur les trois sites d'études


Discussion :

L’analyse des images de drone est un intermédiaire intéressant, à mi-chemin entre les cartes

IGN et les observations de terrain. Ces cartes apportent une bonne précision pour la détermination des

habitats, même si elles ne permettent en général pas d’aller très loin dans le détail : dans une forêt de

feuillus par exemple, il est difficile de détecter les espèces présentes.

Par ailleurs, les images de drone permettent la détection, sous réserve d’être en milieu ouvert,

de toutes les zones humides (mares, fossés, canaux, cours d’eau, prairies humides)… et d’ébaucher

ainsi le fonctionnement des zones humides de manière très pointue.

Les résultats de la cartographie des habitats et du fonctionnement des zones humides n’ont été

que peu modifiés à la suite des observations sur le terrain. On peut donc dire que la cartographie à

partir des images de drone est efficace et permet de dégrossir très rapidement et d’alléger

considérablement le travail de terrain qui est plus ciblée et non systématique. Celui-ci reste cependant

indispensable si l’étude demande une certaine précision dans les données, mais les échantillonnages

en plein très couteux sont néanmoins ainsi évités permettant ainsi un gain de temps de plus de 50%.

Conclusion :

Les images fournies par le drone sont une alternative très intéressante pour la détermination

des habitats et l’analyse des zones humides dans des secteurs de taille raisonnable. La cartographie

réalisée à partir de ces images est fiable, précise, et permet d’alléger considérablement le travail de

terrain qui reste tout de même nécessaire pour valider la cartographie, et préciser les habitats dont la

végétation ne peut être déterminée sur les images de drone. L’intégralité des zones humides présentes

sur les territoires d’étude est cartographiée grâce au drone. La compréhension du fonctionnement

global des zones humides est rapide et possible du fait de la grande précision des données et des

données de ruissellement qui peuvent être fournies par le drone, mais cela nécessite néanmoins une

petite phase de terrain pour valider le fonctionnement.

Le drone à donc permis de réaliser des cartographies précises et fonctionnelles de grandes

envergures qui n’auraient pu être obtenues ni avec les orthophotographies de l’IGN, ni avec des

inventaires de terrain en plein dans le temps impartis. Le drone a donc permis un gain de temps et

d’efficacité très important qui vient relativiser considérablement le coût d’obtention des images. . De

plus, le drone permet de fournir des images quasi instantanées par rapport à la date de l’étude

contrairement à des missions IGN.


III) Atouts et limites de l’utilisation d’un drone dans le cadre de la

détection et de la délimitation des habitats et des zones humides

Objectifs

Analyser les avantages et les inconvénients de l’utilisation du drone pour la détermination des habitats

et le fonctionnement des zones humides, et comparer cette méthode d’analyse avec les autres

existantes.

Matériel utilisé

Le matériel utilisé pour comparer les différentes méthodes de cartographie est composé de :

- Orthophotographies drone des zones étudiées ;

- Orthophotographies IGN des zones étudiées ;

- Modèle Numérique de Terrain (MNT) IGN (précision par pixel : 25cm/px) ;

- Modèle Numérique de Surface (MNS) drone (précision par pixel : 5cm/px) ;

- Logiciel de SIG : ArcGis.

Par ailleurs, des recherches bibliographiques ont été menées, et un entretien avec Matthieu de

Pinel de la Taule a permis de répondre à plusieurs questions sur les avantages et inconvénients du

drone.

Méthode de comparaison

Technique :

Afin de comparer les résultats cartographiques obtenus à partir d’images drone et d’images

IGN, un carré d’un hectare est délimité sur une zone d’étude. La cartographie des habitats à partir des

images IGN est effectuée sur ce carré, puis comparée à celle effectuée au II à partir des images de

drone.

Critères de choix des carrés :

- Une zone humide doit être présente au moins partiellement dans le carré ;

- Les secteurs hétérogènes ou présentant un intérêt particulier sont privilégiés.

Cartographie des habitats (IGN)

De la même manière que pour l’analyse des images drone, la cartographie des habitats et

l’analyse des zones humides sont réalisées à partir des orthophotographies de l’IGN. Afin de s’assurer

de la bonne objectivité des résultats (l’opérateur ayant déjà effectué la cartographie de cette zone avec

les données du drone), l’avis de plusieurs personnes extérieures a été demandé pour valider les

habitats relevés.

Comparaison

Pour chaque carré analysé, la cartographie des habitats puis des zones humides sont

comparées.

Résultat

Une première comparaison générale des différents outils est présentée ci-dessous (Cf. Figure 11). Les

modalités d’obtention des images du drone sont comparées aux modalités d’obtention des images

IGN, et de divers satellites (WIEDERKEHR E., DUFOUR S., PIEGAY H., 2008 ; WIEDERKEHR

E., DUFOUR S., PIEGAY H., 2010).


Drone IGN Satellites

Spot 5 Quickbird 2 Landsat 7 Ikonos 2

Fréquence

de prise de

vue

Flexible,

à la

demande,

réalisée

en une

semaine

Une fois

tous les 5

ans

Tous les 3 à 26

jours

Tous les 1 à 3,5

jours

Tous les 16

jours

Tous les 3 jours

à 1 mois

Anciennet

é des

acquisition

s

Date du

premier

vol du

drone sur

la zone.

Depuis

1921

(service

géographiqu

e de

l’armée) ;

1939 à

1952 :

première

couverture

complète du

territoire

mai-02 oct-01 avr-99 sept-99

Couvertur

e spatiale

A la

demande France

Surface de

plusieurs

milliers de km²

Surface de

plusieurs

milliers de km²

Surface de

plusieurs

milliers de km²

Surface de

plusieurs

milliers de km²

Altitude

de vol

100 à 150

m

8,8 km (en

pratique

mais

variable)

822 km 450 km 705 km 681 km

Capteur

Caméra

16

Mégapixe

l :

- RGB

- Filtre

pour PIR

Argentique

(f : 152

mm) Radiomètre à

barrette

Radiomètre à

barrette

Radiomètre à

balayage

Radiomètre à

barrette Postérieur à

2000 : CCD

Kodak (f :

152 mm)

Résolution

spatiale

Résolutio

n

minimale

de 1 cm à

50 m

d'altitude

(en

moyenne

2 - 3 cm)

0,5 m

(1:2000 et

1:65000

selon les

séries)

Selon les

satellites :

0,1 à 5 m

0,1 à 5 m

0,1 à 5 m

0,1 à 5 m 6 à 30 m

6 à 30 m 31 à 100m

> 100 m > 100m

Domaine

spectral

RGB :

400 - 700

nm

PIR : 720

nm

Noir et

Blanc

jusqu’en

1960

Pan chromatique

ou

monochromatiq

ue

Pan chromatique

ou

monochromatiq

ue

Pan chromatique

ou

monochromatiq

ue

Pan chromatique

ou

monochromatiq

ue

Couleur

Visible, Proche

Infra Rouge

(PIR), Moyen

Infra Rouge

(MIR)

Visible, Proche

Infra Rouge

(PIR)

Visible, Proche

Infra Rouge

(PIR), Moyen

Infra Rouge

(MIR), Infra

Rouge Total

(IRT)

Visible, Proche

Infra Rouge

(PIR), Moyen

Infra Rouge

(MIR)


Drone IGN Satellites

Spot 5 Quickbird 2 Landsat 7 Ikonos 2

Taille de

la scène en

(km²)

40 * 70

m

Support

papier :

variable

Ortho

photo : 1*1

la dalle

60 * 80 km

2000 * 2000 km

60 * 120 km

16,5 * 16,5 km 185 * 170 km 11*11

Surface

minimum

d’achat

(km²)

Une scène

400 en

panchromatique

3600 en couleur

64 en

panchromatique

64 en couleur

31622

100 en

panchromatique

100 en couleur

Figure 11 : Tableau comparatif de différentes techniques d'obtention de données numériques géoréférencées

(Orthophotographies, modèles numériques de terrain...)

Ce tableau comparatif appuie fortement l’intérêt du drone. Il est à noter toutefois que tous ces

avantages sont nuancés par le prix d’obtention des images qui est beaucoup plus élevé pour des

images de drone. Cependant, lorsque la mission drone est réalisée, l’obtention de plusieurs données

est effectuée. Pour la même mission, GEOFALCO offre au client une orthophotos couleur, une

orthophoto proche infrarouge mais également un MNS (5cm/px et précision en élévation de 10cm).

Ceci est à prendre en compte par rapport au prix global de la prestation Drone de GEOFALCO. Donc

pour comparer les prix il faudrait ajouter au satellite les données PIR et MNS en plus sachant que ces

produits là, ne sont achetables que pour des superficies d’au moins 500km². De plus les résolutions, la

qualité des rendus, les options de traitements des images (prix fortement majoré pour les images

satellites sans nuage) … étant différents pour chaque type, il donc pratiquement impossible de réaliser

une comparaison des prix des différentes sources de photographie aérienne.

Lors de l’étude, il a été possible de comparer concrètement l’utilisation des images de drone

par rapport aux images IGN. Le tableau ci-dessous (Cf. Figure 12) récapitule les principales

conclusions.

Drone IGN

Délai minimal

pour

l'obtention des

photos

48 à 72 h après la collecte sur le

terrain. Au total moins d'une

semaine pour organiser et réaliser

le terrain.

+++ Entre 10 et 15 jours minimum pour

récupérer les photos d'une mission. +

Fréquence de

prise de vue Flexible, quand on veut +++ Une fois tous les 5 ans en moyenne --

Ancienneté des

acquisitions

Date du premier vol du drone sur

la zone. ---

Depuis 1921 (service géographique

de l’armée) ; 1939 à 1952 pour la

première couverture complète du

territoire

++

Date de prise

de vue

Quand on veut ! Très flexible. Ici

on travaille avec des données

collectées les 22 et 23/01/2014

+++

Une mission photo tous les 5 ans en

moyenne. Peu de flexibilité.

Passage au cours de l'été mais on ne

connait pas la date exacte.

---

Altitude de vol 150 m maximum ++ 8,8 km (en pratique mais variable) +

Position du

soleil

Dépend de la date et de l’heure de

prise de vue. Ici assez bas dans le

ciel donc de nombreux effets

d'ombres qui peuvent gêner la

photo-interprétation. Besoins de

conditions ensoleillées avec peu

-- Soleil haut dans le ciel et très peu

d'effets liés à l'ombre +


Drone IGN

de nuages.

Effets de

l'atmosphère

Pas d'altération ni d'incidence de

la nébulosité. Les nuages

d’altitudes peuvent modifier

l’éclairement par l’ombre mais

n’altère pas la qualité des photos

et l'effet de ces nuages peut être

amoindrie par du post-traitement

des images (images garanti sans

nuage)

++

Présence possible d'effets d'ombres

liées aux nuages (nébulosité) et

d'altérations liées à l'altitude.

-

Effets du vent

Besoin de moins de 45 km/h de

vent pour que le drone puisse

voler.

-- Assez peu d'effets -

Produits

Orthophotographie couleur,

orthophotographie en proche infra

rouge et modèle numérique de

surface.

+++

Orthophotographie couleur,

orthophotographie en proche infra

rouge et modèle numérique de

surface.

+++

Zones

aériennes

réglementées

Nombreuses mais en évolution :

villages, terrains militaires,

proximité d'aérodrome et de

centrale nucléaire (mais ceci

n’occupe qu’une surface très

minime du territoire français)

--- ? ?

Résolution

Très fine (environ 2 cm), on

identifie de nombreuses espèces et

tous les éléments du paysage

+++

Assez fine résolution (environ 0,2 -

0,5 à 1 m) pour les orthophotos et

20 m pour le modèle numérique de

terrain de l'IGN, on identifie

rarement les espèces

-

Végétation

Dépend de la date de passage. Ici

peu de feuillage, on distingue les

feuillus sempervirents des caducs

et des marcescents, peu de

végétation au sol par endroits, les

roseaux apparaissent en jaune, les

mares ressortent assez bien.

+++

Présence du feuillage, abondance

de végétation, arbres tous verts, les

roseaux sont verts aussi

-

Délimitation et

identification

des habitats

dans CORINE

Biotopes

Assez fine, rapide et précise.

Nécessite assez peu de terrain

pour affiner ou compléter les

observations du drone.

++

Grossière, difficile, peu précise,

parfois hasardeuse et nécessite plus

de terrain pour redélimiter des

habitats et les déterminer.

--

Délimitation et

identification

des zones

humides

Facile et précise, quelques soient

les types de zones humides et leur

taille, peu d'erreurs et peu de

prospections de terrain nécessaire

pour conforter la cartographie.

++

Très difficile, nécessite beaucoup

d'expérience pour des résultats très

médiocre. Identification

uniquement des grandes zones

humides de mares, étangs, cours

d'eau…Beaucoup de zones humides

sont omises.

--


Drone IGN

Identification

du

fonctionnement

des zones

humides

Bonne identification de la grande

majorité des fossés et des zones

d'écoulement de l'eau et grâce au

MNS on peut observer les sens

d'écoulement de l'eau. Il est

toutefois nécessaire de corroborer

les observations du drone avec le

terrain pour affiner le

fonctionnement, voire le

compléter. Mais la compréhension

globale du fonctionnement de la

zone étudiée est très largement

facilitée par le MNS.

++

Très mauvaise identification et

donc nécessité de réaliser une

grosse phase de terrain pour

comprendre et représenter le

fonctionnement des zones humides.

Le modèle numérique de surface de

l'IGN a un pas de 25 m, ce qui ne

permet pas d'observer les légères

variations locales, ni le sens

d'écoulement de l'eau quand le

terrain est peu pentu ou à micro

relief.

--

Temps

nécessaire pour

réaliser la

cartographie

des habitats

1 à 2 ha/heure de traitement

informatique

8 à 10 ha/h de terrain

++

1 à 2 ha/heure de traitement

informatique

Beaucoup de temps nécessaire sur

le terrain

--

Total 30 +

7 -

8 +

17 -

Figure 12 : Tableau comparatif de deux techniques d'obtention d'information géographique : le drone et l'avion

(IGN)

Afin de mieux visualiser les différences observées entre les deux outils, une comparaison des

photos et modèles numériques de surface obtenus par le drone vs. IGN est disponible en Annexe 5.

De manière plus appliquée, sont présentés en Annexe 6 et 7 deux exemples de secteurs sur

lesquels ont été réalisés les cartographies d’habitats dans un premier temps, et la délimitation des

zones humides dans un deuxième temps, de manière indépendante à partir des photos de drone et à

partir des photos IGN.

Discussion

La temporalité est une notion très importante pour le travail sur les zones humides :

- La pluviométrie impacte fortement l’humidité des zones à une période donnée. Une photo

aérienne prise en été ne donnera pas les mêmes résultats qu’en hiver ;

- La végétation est un critère de détermination des zones humides. Les photos prises en période

de végétation apportent donc des informations complémentaires ;

- La présence ou l’absence de zone humide est une notion qui peut évoluer dans le temps. Avoir

des données récentes est donc fondamental.

Les drones permettent de répondre à ce besoin de données récentes et actualisables en fonction des

besoins. Cette caractéristique est le principal atout de cet outil.

Par ailleurs, dans les exemples pris précédemment, la précision des habitats est beaucoup plus

importante dans l’analyse à partir des photos de drone. Il en va de même pour la détection des zones

humides : à partir des images de drones, plus de zones humides confirmées sont détectées. Suite aux

prospections terrain, il est également notable qu’en cas de données contradictoires avec les images

IGN, les résultats d’analyse du drone s’avèrent toujours plus justes. Cela est dû à la fois au caractère

récent des données, mais aussi à leur précision (résolution très fine). Enfin, les images issues de drone


sont facilement interprétable par des néophytes et peuvent trouver de nombreuses applications dans la

réalisation de suivis temporels (évolution de l’utilisation des terres, évolution d’une zone

réhabilité…), en fonction des conditions météorologiques et d’autres paramètres (saison, type de

capteur…)

Conclusion

En définitive, flexibilité d’utilisation, précision, simplicité et diversité des produits du drone sont les

principaux atouts de celui-ci. La principale limitation dans l’étude des zones humide reste le coût

d’obtention des données et la présence des ombres sur les orthophotographies prises l’hiver.

Les données issues du drone peuvent servir à plusieurs niveau, d’un point de vue scientifique (indice,

calcul de pente, courbes de niveau, ruissellement, zones d’accumulation, photo-interprétation,

préparation des missions, hauteur de houppier des arbres etc.) mais aussi d’un point de vue

communication (cartographie fine pour le rendu et les rapports, modélisation 3D, compréhension plus

aisée des enjeux pour les décideurs et pour les propriétaires) et enfin permet de réaliser des suivis

temporels (une acquisition tous les deux ans par exemple pour voir l’évolution de la zone et les

impacts des aménagements réalisés par les gestionnaires).


IV) Utilisation d’indices écologiques pour détecter et délimiter les

zones humides

Les images issues de drone peuvent être valorisées par photo-interprétation mais aussi faire

l’objet de traitements plus automatisés pour détecter des éléments particuliers. A cet effet nous avons

étudié l’utilité et le mode d’utilisation de différents indices en lien avec les zones humides.

Objectif :

Définir la place de l’utilisation de différents indices dans la détection et la délimitation des zones

humides.


- Orthophotographies couleur de drone, à très haute résolution spatiale ;

- Orthophotographies en proche infrarouge du drone, à très haute résolution spatiale ;

- Logiciels de SIG : ArcGis et QGis ;

- Logiciel de statistique : R.

Protocole :

Sur les sites de Pougnadoresse et de La bastide d’Engras, nous disposons à la fois des

orthophotographies couleur et en proche infrarouge. Les bandes rouges et PIR sont isolées de ces deux

fichiers pour calculer les 3 indices présentés dans le tableau ci-après. Une fois ces indices calculés sur

les deux sites, les étapes suivantes sont réalisées pour chaque site (Cf. Figure 13) :

A partir du fichier de valeurs obtenu pour chacun des indices, une étude statistique est réalisée

sur le logiciel R, d’abord site par site, puis les deux sites ensemble, puis habitat par habitat, et enfin

site-habitat par site-habitat. A chaque croisement on observe les résultats et ceux-ci sont notés dans un

tableau provisoire. Une fois tous les croisements possibles effectués, on réalise une synthèse du

tableau provisoire indice par indice pour obtenir le tableau des résultats ci-après (Cf. Figure 14).

Sources :

DRONESIMAGING. 2013. ; DRONESIMAGING. 2013. ; GADEMER Antoine, 2010. ;

GEOFALCO, 2013. ; HANQIU XU, 2006. ; MEQUIGNON Lionel, CROISILLE Guy, LEJEUNE

Vincent,. 2005. ; MOQUET Agnès, 2003. ; QI J., Chehbouni A., Huete A. R., Kerr Y. H., Sorooshian

S., 1994. ; RAPINEL Sébastien, 2012. ; WIEDERKEHR E., DUFOUR S., PIEGAY H., 2008. ;

WIEDERKEHR E., DUFOUR S., PIEGAY H., 2010.

Création d’un maillage de pas de 10 m dans ArcGis, sur l’emprise de chaque site étudié.

Sélection des mailles qui sont présentes dans le périmètre du site étudié.

Extraction pour chaque point du maillage des valeurs dans le rouge du visible, dans le rouge

du PIR, d’IB, de NDVI, de SAVI, du niveau d’humidité observé avec le drone (et vérifié sur

le terrain) et du type d’habitat selon CORINE Biotopes. Comme vu précédemment, le

niveau d’humidité est décomposé en trois niveaux : 1 = pas de zone humide, 2 = zone

humide potentielle ou zone d’écoulement, 3 = zone humide.

Comparaison des résultats obtenus grâce au logiciel de statistique R

Figure 13 : Protocole de comparaison des différents indices


Résultats :

Utilisation de l’indice Synthèse

Perspectives et

Commentaires Intitulé de

l'indice ou

technique

Signification

Gamme

de

valeur

dans

l'étude

Longueur d'onde

/ Formule

Comportement

face aux ZH

Valeurs de

détection

(moyenne du

premier et du

troisième

quantile)

Conclusion

Conditions les plus

favorables et types de rendu

attendu

Orho-

photographie

couleur

Photographie

aérienne prise

selon 3 canaux :

Rouge, Vert et

Bleu

Longueur d'onde

du visible : 400 à

700 nm réparties

en 3 bandes

rouge (620 à 700

nm), vert (490 à

580 nm) et bleu

(450 à 490 nm)

Surfaces en eau :

vert foncé à noir,

grain lisse et fin.

Végétation

aquatique : vert

clair ressortant

bien dans les

mares.

Roselière :

couleur marron

clair un peu

orangé, très

dense et à aspect

granuleux.

Prairies

humides :

observation de

touffes de joncs

Très bonne identification des zones

humides, des zones potentiellement

humides, des zones d'écoulement de l'eau,

des différents habitats, du fonctionnement

hydrologique de la zone. Excellente

cohérence avec la réalité.

Les conditions hivernales

favorisent la bonne

observation des différents

milieux de part l'absence du

feuillage et l'observation

des zones d'écoulement de

l'eau grâce à la faible

couverture du sol.

Toutefois, en climat

méditerranéen, la

végétation estivale peut être

assez différente de celle

d'hiver et permet

notamment d'identifier un

nombre plus important

d'espèces végétales grâce au

feuillage. La forte

pluviométrie hivernale

précédent les prises de vue

avec le drone permet une

bonne observation des

zones d’écoulement, des

surfaces en eau et du

fonctionnement hydrique de

la zone. Cela n’aura pas pu

être observé en été sauf en

cas de très gros épisode

pluvieux. Les conditions

hivernales sont favorables à

l'observation des

phragmitaies, tandis que les

mois de juin et d'aout le

sont plutôt pour les zones

humides d'eau douce, et

l'automne pour les marais

émergeants et les prairies.

Un passage au début

d'hiver / fin

d'automne peut

permettre

l'observation de la

majeure partie des

zones humides.

Néanmoins il serait

intéressant de

compléter les

observations par un à

deux passages l'été,

au dessus des

prairies

principalement.

Rouge

Bande rouge des

ortho-

photographies

couleur en RVB

0 à 255 Longueur d'onde

: 620 à 700 nm

Les surfaces en

eau sont lisses,

très réfléchies et

plutôt claires,

faisant penser à

des reflets

métalliques. Les

zones humides

au sens large

ressortent assez

bien de part

l'alternance de

surfaces lisses

liées à l'eau et de

touffes de

végétation.

Les zones

humides ont

des valeurs

plus faibles

(50 à 160 en

moyenne)

que les zones

non humides

(180 à 200

en moyenne).

L'obtention des images de drone hors saison

de végétation permet d'avoir une meilleure

vision de la surface du sol. Toutefois,

l'affleurement de l'eau en surface en hiver

peut entrainer des problèmes de réflectance

et compliquer les interprétations des

indices, tout comme la présence de sol nu.

La diversité du milieu, les ombres, les

différentes couleurs de feuillage des arbres,

l'urbanisation… ont pour conséquence de

lisser les résultats à l'échelle d'une du

paysage, rendant ainsi tout traitement

automatique à moyenne ou à grande échelle

impossible sur des zones hétérogènes. Il

faut donc travailler à l'échelle de la parcelle

ou d'un ensemble de parcelles homogènes

vis à vis de la végétation (prairies, bois,...)

pour observer les pôles plus humides et plus

secs. Les terres agricoles drainées (cultures,

vignes...) compliquent les résultats et ne

ressortent pas comme des zones humides

même si elles le sont du point de vue de la

législation. A cause du drainage, on peut

observer des inversions de valeurs avec des

Zones Humides au sens de la législation qui

deviennent plus sèches car ressuyées plus

rapidement que les zones non humides et

non drainées après de grosses pluies. Après

un épisode de forte pluie et sans utilisation

de l'eau par les plantes, les images issues de

drone permettent l’observation :

- des zones en eau

- des différentes capacités des sols à

se ressuyer

- des zones d'écoulement de l'eau.

Dans certains cas, l'étude de l’humidité sur

milieu homogène n'a pas été possible ou a

été limitée car il n’y avait pas assez

d’occurrences d’un des niveaux d’humidité

pour le milieu étudié (notamment les bois,

les prairies....).

Uniquement sur des

prairies, en comparant en

période sèche et après une

grosse pluie avec

ressuyage. Plutôt en juin et

en août pour l'observation

des prairies humides.

Permet de faciliter

dans certains cas la

délimitation des

zones humides au

sein d'un même

ensemble de

végétation. Mais

l'efficacité de cet

indicateur est assez

limitée. Il faudrait le

tester l'été et

comparer des

périodes sèches et

humides.

PIR

Bande rouge des

ortho-

photographies

proche

infrarouge

45 à 255

Longueur

d'onde : 700 à

900 nm

Les surfaces en

eau et les zones

humides au sens

large

apparaissent de

couleur bleu clair

à bleu foncé si la

bande du PIR est

affichée avec

celle du vert et

du bleu et si la

bande rouge du

PIR est seule, les

zones humides

apparaissent en

rouge très foncé

à noir

Les zones

humides ont

des valeurs

plus élevées

(140 à 180

en moyenne)

que les zones

non humides

(80 à 120 en

moyenne)

On dénote des

disfonctionnement

de l'indice lié aux

conditions de la

météo et au

drainage. Il permet

de faciliter dans

certains cas la

délimitation des

zones humides au

sein d'un même

ensemble de

végétation. Mais


indicateur est assez


tester l'été et

comparer des


humides.


Utilisation de l’indice Synthèse

Perspectives et

Commentaires Intitulé de

l'indice ou

technique

Signification

Gamme

de

valeur

dans

l'étude

Longueur d'onde

/ Formule

Comportement

face aux ZH

Valeurs de

détection

(moyenne du

premier et du

troisième

quantile)

Conclusion

Conditions les plus

favorables et types de rendu

attendu

IB

Indice de

brillance des

sols

0 à 360 IB = Racine( R²

+ PIR² )

L'indice de

brillance est lié à

l'humidité du sol

et à la présence

de sels en

surface. Les

surfaces très

humides ou

couvertes d'eau

absorbent

beaucoup (valeur

plus faible) et

apparaissent

donc très

sombres alors

qu’à l’opposé les

surfaces bâties

apparaissent

claires.

Les zones

humides ont

des valeurs

plus faibles

(190 à 200

en moyenne)

que les zones

non humides

(210 à 220

en moyenne).

La

réflectance

trop forte des

surfaces en

eau entraine

une

augmentation

de la

moyenne des

valeurs des

zones

humides

Uniquement en conditions

sèches pour mieux observer

les différents taux

d'humidité des sols. Les

fortes présences de sols nus

en hiver sont favorables au

bon calcul de cet indice,

mais celui-ci est inutile en

conditions trop humides.

Plutôt en juin et en août

pour l'observation des

prairies humides.

L'indice de brillance

ne fonctionne pas à

cause de la saison

notamment et du

climat

méditerranéen.

L'efficacité de cet

indicateur est très


tester l'été pour

déterminer

l'utilisation

potentielle de cet

indice dans la

détection et la

délimitation des

zones humides.

NDVI (ou

NVI)

Normalized

Vegetation

Index (Indice

de végétation

normalisé)

-1 à 1 NDVI = (PIR-R)

/ (PIR+R)

Traduit la densité

du feuillage et la

proportion de sol

effectivement

couverte par la

végétation, mais

est sensible aux

effets du sol et

de la végétation.

Pas assez de

données mais

très lié au

SAVI

Pas assez de données mais très lié au SAVI Pas assez de données mais

très lié au SAVI

Pas assez de données

mais très lié au

SAVI

SAVI

Soil Adjusted

vegetation Index

(Indice de

végétation

ajusté au sol)

-1,5 à

1,5

SAVI =

[(1+L)(PIR-

R)]/(PIR+R+L)

L = 0,5 pour

diminuer l’effet

du sol

Si L=0, SAVI =

NDVI

Idem que le

NDVI mais

l'effet du sol est

diminué grâce à

l'intégration

d'une constante

au sein de la

formule.

Les zones

humides ont

des valeurs

plus faibles

et négatives

(-0,4 à -0,1

en moyenne)

que les zones

non humides

(0,3 à 0,6 en

moyenne).

Idem que la conclusion pour rouge et PIR

Uniquement sur des

prairies, en comparant en

période sèche et après une

grosse pluie avec

ressuyage. Plutôt en juin et

en août pour l'observation

des prairies humides.

Permet dans certains

cas de faciliter la

délimitation des

zones humides au

sein d'un même

ensemble de

végétation. Mais


indicateur est très


tester l'été et

comparer des


humides.

Figure 14 : Tableau récapitulatif des indices utilisés pour détecté et délimiter des zones humides

Discussion :

Cette étude a permis de mettre en avant l’importance cruciale du choix de la date et de la

saison de prospection. En effet il serait très intéressant de tester ces indices au cours d’une autre

saison, l’été notamment, pour s’affranchir de certains problèmes liés principalement aux pluies et au

ressuyage des sols. Néanmoins, avec la belle saison, les végétaux recouvrent l’intégralité du sol et par

conséquent l’observation du niveau d’humidité de ce dernier ne peut se faire qu’à partir d’indices

indirects portant sur la végétation. Ces indices indiquent par exemple la qualité de la couverture

végétale et le niveau de stress hydrique des plantes (NDVI).

Il serait aussi intéressant de varier les indices et les types de capteurs sur le drone. Ainsi,

l’installation d’un capteur dans le Moyen InfraRouge (MIR) permettrait de calculer des indices tels

que le NDWI (Normalized Difference Water Index = indice de teneur en eau par différence

normalisée) et surtout le MNDWI (Modified NDWI = NDWI modifié) qui améliore considérablement

la détection des zones humides car plus discriminant entre zones humides et non humides (HANQIU

XU, 2006).


NDWI = (Vert-PIR) / (Vert+PIR)

MNDWI = (Vert-MIR) / (Vert+MIR)

Avec :

Vert = bande verte des orthophotographie (490 à 580 nm)

PIR = bande du proche infrarouge (700 à 900 nm)

MIR = bande du moyen infrarouge (1500 à 5500 nm)

Néanmoins, après une observation rapide du NDWI sur nos sites d’études, il apparaît que cet

indice donne d’une part de bons résultats en détectant et délimitant très bien les zones ou l’eau

affleure mais d’autre part que de nombreux artéfacts sont observés tels que les routes, les sols nus

(vigne, lavandière…), des trouées dans des forêts et surtout le contour parfait des ombres portées de la

végétation. Cependant cet indice pourrait avoir une application dans la détection de mares en eau l’été

si les conditions de prise de vue permettent de limiter l’ombre portée de la végétation.

Conclusion :

L’utilisation d’indices comme le NDVI, le SAVI, l’IB est inexploitable comme traitement

automatique pour détecter et délimiter les zones humides à cause notamment d’une trop forte

hétérogénéité de milieux, d’ombres… Par conséquent il advient que la photo-interprétation donne de

bien meilleurs résultats avec plus de facilité et d’efficacité pour la détection et la délimitation des

zones humides. Toutefois, et dans de rares cas, les indices utilisés peuvent donner quelques résultats si

l’on travaille à l’échelle de la parcelle et seulement sur les prairies (cela nécessite une stratification

préalable des milieux). Si ces deux conditions sont respectées, la bande rouge, le proche infrarouge et

le SAVI peuvent dans quelques cas aider à délimiter des zones humides.

Tous ces résultats sont à contextualiser car d’une part la saison hivernale et les épisodes Cévenols

créent une uniformisation des conditions d’humidité des sols qui ne favorisent pas l’observation des

zones humides avec des indices, et d’autre part les ombres portées de la végétation ont trop d’impacts

sur le calcul des indices de végétation pour être exploitable de manière automatique.

Enfin, le drainage de certaines zones peut aussi influer sur les résultats et perturber les calculs

des indices en classant des zones humides drainées plus sèches car ressuyées plus rapidement que des

zones non humides non drainées, dans les conditions d’obtention des images définies dans le

paragraphe §1.6.


V) Place d’un drone dans la mise en place d’indicateurs pour le

suivi d’un plan de gestion

Suite à la mise en place du plan d’action, un suivi est mis en place. Parmi les différentes

mesures de suivi, certaines peuvent être facilitées par l’utilisation du drone. Cette partie présente

quelques exemples de mesures utilisant le drone sur les trois sites étudiés.

La Bastide :

A. Rejet végétalisé

Localisation (Cf. Figure 15) :

Le rejet végétalisé se situe au niveau de la sortie de la STEP, au nord-est de la zone d’étude.

Modalité : Il s’agit d’analyser la qualité de la végétation. Un passage du drone est effectué au dessus

de la zone, avec des photos en PIR et en visible. Le Normalized Distance Vegetation Index (NDVI)

est calculé sur la zone à partir des bandes rouge du PIR et du visible : NDVI = (PIR-R) / (PIR+R).

Une végétation saine présente un indice proche de 0,7, tandis que la végétation dépérissante ou

clairsemée donne un indice plutôt proche de 0,15 – 0,20. Toutefois, l’état global de la végétation peut

varier d’une année sur l’autre, notamment en fonction des conditions climatiques. Il s’agit donc de

comparer la qualité de cette nouvelle végétation par rapport à la végétation environnante à un instant

donné. Si l’indice est significativement plus faible pour le rejet végétal, la reprise n’est pas

opérationnelle, ou pas encore opérationnelle. A l’inverse, si l’indice sur cette zone est du même ordre

de grandeur que sur les zones alentours, la qualité de la végétation est bonne.

Période : une fois par an au printemps pendant 5 ans

Contraintes/Conditions : La différence de NDVI est observée de visu, ce qui est assez subjectif. Afin

d’objectiver cette analyse, il est possible de se baser sur la moyenne du NDVI sur le secteur étudié, et

de le comparer à la moyenne du NDVI de la végétation sur les zones alentours, et de regarder un

pourcentage d’écart entre les deux. Un écart de plus de 5% peut être considéré significatif.

Figure 15 : localisation des rejets végétalisés sur la commune de La Bastide d'Engras


B. Mise en place d’une haie


Les haies sont mises en place dans la partie sud de la zone.

Modalité : Il s’agit d’analyser la qualité de la végétation afin de vérifier la bonne prise des haies. Un

passage du drone est effectué au dessus de la zone, avec des photos en PIR et en visible. Le

Normalized Distance Vegetation Index (NDVI) est ensuite calculé sur la zone à partir des bandes

rouges du PIR et du visible. De la même manière que pour le rejet végétalisé, il s’agit de comparer le

NDVI au niveau des haies avec celui des bois alentours.


Contraintes/Conditions :

C. Mise en place de la haie et intérêt paysager

Localisation : Même emplacement que B (Cf. Figure 16).

Modalité : Photographie aérienne avant mise en place de la haie (déjà effectuée), puis une autre au

bout de 5 ans. Il s’agit ensuite de comparer visuellement ces deux photographies. La surface de la haie

peut être mesurée, afin de quantifier l’évolution paysagère sur cette zone.


Contraintes/Conditions : En ce qui concerne la mesure de la surface de la haie, il faut s’assurer qu’il

n’y a pas eu de coupe dans les trois mois précédents le passage du drone.

Figure 16 : Localisation des haies rajoutées sur la commune de La Bastide d'Engras


Pougnadoresse :

A. Surface de l’étendue d’eau


L’étendue d’eau est située approximativement au centre de la zone d’étude.

Modalité : Différentes mesures mises en place visent à augmenter la quantité d’eau sur la zone

humide. Le suivi consiste donc à s’assurer de l’utilité de ces mesures. Pour cela, il est proposé de

mesurer la surface de l'étendue d'eau une fois par mois ou tous les deux mois, avant, puis après les

modifications sur la zone. Il faut ensuite comparer les surfaces obtenues mensuellement et la moyenne

annuelle.

Période : idéalement le premier mercredi de chaque mois ou tous les deux mois

Contraintes/Conditions : Il est supposé que la quantité d’eau sur le site est proportionnelle à la surface

de l’étendue d’eau observée.

B. Temps de stockage de l’eau

Localisation : Même emplacement que A (Cf. Figure 17).

Modalité : Après chaque forte pluie automnale, de l’eau est stockée au niveau de cette zone humide. Il

s’agit de vérifier non seulement qu’une plus grande quantité d’eau est retenue, mais également que

celle-ci est stockée plus longtemps. Ainsi, pour chaque précipitation automnale de plus de 50 mm, il

est demandé de mesurer la surface de l'étendue d'eau, le jour qui suit, et une deuxième fois 3 jours

après la fin de la pluie, s’il n’y a pas eu de précipitation significative entre les deux mesures. Ces

mesures doivent également être faites avant les travaux de modification de la zone afin d’établir l’état

initial. Il est ensuite possible de calculer un pourcentage de diminution de l’étendue d’eau en trois

jours, et de s’assurer que cette diminution est plus faible après les travaux.

Période : Après chaque forte pluie automnale de plus de 50 mm


Figure 17 : Localisation de l'étendue d'eau sur la commune de Pougnadoresse


C. Suivi de la frênaie


La frênaie est située juste au nord de l’étendue d’eau.

Modalité : Avec la présence du pastoralisme, il est supposé que la frênaie ne continuera pas à

s’étendre sur la zone. Le passage du drone une fois tous les deux ans permet de délimiter la surface de

celle-ci, et de s’assurer qu’elle n’augmente pas.

Période : Une fois tous les deux par ans au printemps pendant quatre ans, puis tous les trois ans.


D. Suivi des prairies

Localisation : Toute la zone d’étude

Modalité : Il est demandé de favoriser les prairies aux grandes cultures sur ces zones. Aussi, à chaque

passage du drone (mais au maximum une seule fois par an) pour l’une des précédentes mesures de

suivi, il est utile de mesurer la surface des zones en prairies et en cultures.

Période : Dès que possible.

Contraintes/Conditions : Il ne s’agit pas ici d’une mesure de contrôle individuel des agriculteurs.

Lussan :

A. Suivi paysager

Localisation : Toute la zone d’étude

Modalité : Les différentes mesures de gestion aboutiront à une modification conséquente du paysage.

Des photographies aériennes régulières de la zone permettent de visualiser ces évolutions.

Période : Une fois par an à la même période de l’année pendant 5 ans.

Contraintes/Conditions : Il n’y a pas ici d’indicateur de suivi particulier, il s’agit de la mise en

évidence de l’évolution du paysage.

Figure 18 : Localisation de la frênaie sur Pougnadoresse


Conclusion

En définitive, pour les mesures de suivi, le drone sert principalement sur trois aspects :

- l’analyse de la qualité de la végétation, lors de la mise en place de rejets végétalisés ou de haies

par exemple, via le NDVI ;

- les mesures de surface, que ce soit d’habitats particuliers ou d’étendues d’eau et la

quantification de l’évolution de ces surfaces ;

- l’évolution paysagère, en permettant le suivi temporel des différentes mesures mises en place.

Le principal atout du drone dans le suivi est sa flexibilité de mise en œuvre et la pluralité des

applications dans le suivi des actions, limitant ainsi considérablement le terrain pour des relevés de

suivis. En revanche, le prix risque d’être un facteur limitant à son utilisation.


Conclusions et perspectives d’avenir

Les images apportées par le drone sont un outil puissant dans la détection et l’analyse des zones

humides. Elles présentent quatre atouts majeurs :

- elles sont accessibles sur demande, à la saison souhaitée, il n’y a pas de problème de

temporalité ;

- elles sont très précises ;

- elles sont diverses (ORTHO couleur, PIR, MNS) ;

- intervient à différents niveaux : diagnostique, suivi, plan de gestion…

La cartographie des habitats et la détection des zones humides sont nettement facilitées par les

photographies couleur dans le visible, et les prospections de terrain largement réduites. Il en va de

même pour l'analyse du fonctionnement de ces zones humides.

Le calcul des indices n’a pas donné de résultat concluant à ce stade, notamment à cause de la non

maîtrise des conditions météorologiques, mais il faut rappeler que la recherche n’en est qu’à ses

débuts dans ce domaine. Il reste sûrement beaucoup à découvrir, et de nouveaux indices adaptés à la

détection des zones humides verront peut-être le jour dans les années à venir.

Le drone peut également s’avérer utile dans les mesures de suivi des zones humides, à la fois pour

l’analyse de la qualité de la végétation, les mesures de surface et le suivi paysager.

Enfin, les images de drone servent également d’un point de vue communication, avec une

cartographie plus fine dans les rendus ou des modélisations 3D possibles. Cela permet une

compréhension plus aisée des enjeux de la part des décideurs et des propriétaires. Dans le cadre de ce

projet de renaturation de cours d'eau par exemple, une modélisation de l’augmentation du niveau de

l’eau a été réalisée sur les sites de la Bastide et de Pougnadoresse.

Cet enjeu de communication est fondamental dans la prise en compte des zones humides : le discours

autour de ces zones est en train de se modifier, puisqu’au lieu de chercher à les assécher, l’objectif

actuel est plutôt de les préserver, les fonctions essentielles de ces zones ayant été démontrées. Il s’agit

donc maintenant de convaincre les différents acteurs du bien-fondé de ce nouveau discours.

L’intérêt pour les zones humides va croissant, de même que la recherche de nouveaux outils pour les

détecter, les délimiter, les gérer, et communiquer dessus. En ce sens, l’utilisation du drone pour les

zones humides semble n’en être qu’à ses prémices, là où elle est déjà fortement développée dans

d’autres secteurs, comme l’agriculture. On peut espérer obtenir des résultats tout aussi pertinents dans

le secteur des zones humides, ce n’est qu’une question de temps…


Bibliographie

ABCèze. Syndicat mixte d'aménagement du bassin versant de la Cèze [En ligne]. 2013 [Consulté le 18

février 2014]. Disponible sur http://www.abceze.fr

CLÉMENT Bernard, HUBERT-MOY Laurence, RAPINEL Sébastien,. 2008. Évaluation des

fonctions des zones humides à partir de données de télédétection à très haute résolution spatiale -

Application expérimentale à la Basse Vallée de la Dordogne. Rennes, Université Rennes 1. 92 pages

DAVRANCHE Aurélie,. 2008. Suivi de la gestion des zones humides camarguaises par télédétection

en référence à leur intérêt avifaunistique. Thèse Espaces, cultures et Société. Aix-Marseille 1.

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grade de Docteur de l’École Doctorale Mathématique et STIC Spécialité “Sciences de l’Information

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l’obtention du diplôme Master II SIG et Gestion de l'Espace, parcours professionnel. Saint Etienne.

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Annexes

Annexe 1 : Exemples de photo-interprétation à partir d’images issues de drone

Annexe 2 : Cartes des habitats et du fonctionnement des zones humides sur le site de Lussan

Annexe 3 : Cartes des habitats et du fonctionnement des zones humides sur le site de La Bastide

d’Engras

Annexe 4 : Cartes des habitats et du fonctionnement des zones humides sur le site de Pougnadoresse

Annexe 5 : Comparaison de modèles numériques de surface issues de l’IGN et du drone

Annexe 6 : Comparaison de la cartographie des habitats issue de la photo-interprétation des

orthophotographies de l’IGN et du drone

Annexe 7 : Comparaison de la cartographie du fonctionnement des zones humides issue de la photo-

interprétation des orthophotographies de l’IGN et du drone

Annexe 8 : Lexique


Annexe 1 : Exemples de photo-interprétation à partir d’images issues de drone



Annexe 2 : Cartes des habitats et du fonctionnement des zones humides sur le site de Lussan



Annexe 3 : Cartes des habitats et du fonctionnement des zones humides sur le site de La Bastide

d’Engras


Annexe 4 : Cartes des habitats et du fonctionnement des zones humides sur le site de Pougnadoresse


Annexe 5 : Comparaison de modèles numériques de surface issues de l’IGN et du drone


Annexe 6 : Comparaison de la cartographie des habitats issue de la photo-interprétation des

orthophotographies de l’IGN et du drone


Annexe 7 : Comparaison de la cartographie du fonctionnement des zones humides issue de la photo-

interprétation des orthophotographies de l’IGN et du drone


Annexe 8 : Lexique

L’hydromorphie réductique se distingue par une coloration bleuâtres/verdâtres due au lavage du fer

Fe2+ lors des engorgements, appelés traits réductiques. Ces traits résultent de l’engorgement

permanent du sol.

L’hydromorphie rédoxique se traduit par la présence de taches de rouille et de taches de

décoloration dans le sol, dues à la migration sur quelques centimètres puis la reprécipitation du fer

Fe3+, dans des sols à engorgement temporaire.

Transmissivité : c’est un paramètre qui permet d’évaluer le débit d’eau qui peut être capté par un

forage. Il ne prend en compte que les flux en eau latéraux et subsurfaciques.

Raster : Un raster est une matrice de pixels (ou cellules) organisés dans un grid (des lignes et des

colonnes). Chaque pixel contient une valeur représentant une information.

Photointerprétation : Il s’agit, à partir de photos prises depuis des avions, satellites, ou encore des

drones, de lire ces images et en déduire des habitats.

La ripisylve concerne les végétations qui se développement autour des rivières et plans d’eau,

généralement située dans la zone entre eau et terre. Les ripisylves sont généralement constituées

d’essences particulières, qui aiment les sols plutôt engorgés tels que les aulnes, saules ou encore

frêne.

L’anoxie est une diminution de l’oxygène libre présent et biologiquement disponible dans le milieu.

Hygrophile : une espèce hygrophile est une espèce, animale ou végétale, qui a de grand besoins en

eau et humidité tout au long de leur cycle de vie et qui sont donc inféodés aux milieux humides.

L’orthorectification consiste en la correction d’une image satellite ou aérienne sous SIG pour que

chaque endroit de l’image apparaisse à sa localisation exacte, en utilisant les données d’élévation du

terrain acquises via le MNT (Modèle Numérique de Terrain) pour corriger la distorsion due à

l’altitude et l’angle de prise de vue.

Georéférencement : C’est un procédé qui permet de positionner un emplacement spatial sur une

carte, grâce aux coordonnées géographiques.

Géomorphologie : C’est l’étude scientifique des reliefs et des processus qui les forment.

Hydrologie : C’est la science de la terre s’intéressant au cycle de l’eau c'est-à-dire aux échanges entre

l’atmosphère, la surface terrestre et sons sous-sol.

Talweg : Il s’agit de la ligne qui rejoint les deux points les plus bas d’une vallée

Un aven est un puits naturel formé en région calcaire, par dissolution ou effondrement de la voute de

cavités karstiques.

Lœssique est un adjectif relié au lœss, un dépôt détritique meuble, limon agrgilo-calcaire, composé de

particules très fines transportées par le vent à leur emplacement actuel.

Le terme zone humide potentielle définit une zone ayant les caractéristiques physiques requises pour

l’existence d’une saturation en eau, et qui peut donc potentiellement devenir une zone humide.


Une zone humide effective est une zone présentant réellement un caractère de milieu humide,

caractère qui a pu disparaître dans les zones humides potentielles du fait notamment d’aménagements.

Profil d’équilibre : c’est le profil vers lequel tend asymptotiquement le lit du cours d’eau, en réponse

à des modifications naturelles ou anthropiques.

Profil de référence : c’est un profil théorique, qui est compris entre le profil actuel et le profil futur,

en tenant compte des enjeux. Dans le cadre du plan de gestion, il faut s’efforcer de faire coïncider le

profil en long du cours d’eau considéré sur ce profil.

Profil en long actuel : il s’agit d’un profil en long du cours d’eau étudié reconstitué à partir de levés

topographiques.

Sigles :

SIG : Système d’Information Géographique

LERFOB : Laboratoire d’Etude des Ressources Forêt-Bois

BRGM : Bureau de Recherches Géologiques et Minières

PNC : Parc National des Cévennes

PLU : Plan Local d’Urbanisme

POS : Plan d’Occupation des Sols

SDAGE : Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux

SAGE : Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux

DCE : Directive Cadre sur l’Eau

ONEMA : Office Nationale de l’Eau et des Milieux Aquatiques

ONCFS : Office National de la Chasse et de la Faune Sauvage

ARS : Agence Régionale de Santé

ZRV : Zone de Rejet Végétalisée

Documents

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