Télédétection de la Végétation des Iles Hautes Polynésiennes

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A mon arrivée à l’UPF en 2001, j’oriente mes recherches sur la télédétection environnementale, et plus particulièrement sur la végétation des îles polynésiennes.

Les îles hautes polynésiennes…

… sont recouvertes d’une végétation fortement hétérogène et complexe

Mon objectif principal est la cartographie du milieu naturel terrestre des îles hautes.

Or, l’élaboration de cette cartographie s’avère délicate du fait de la complexité et l’hétérogénéité de la distribution spatiale de la végétation, causées par les contraintes fortes liées à la topographie abrupte, la taille réduite des îles et les vents dominants qui sont à l’origine d’un effet de foehn très marqué, mais aussi l’activité anthropique et les introductions d’espèces envahissantes.

La cartographie la plus aboutie a été obtenue en intégrant conjointement un maximum d’informations complémentaires:

• informations spectrales et texturales à partir de la donnée optique,
• informations structurelles et polarimétriques à partir de la donnée radar,
• informations géo-morphologiques issues du Modèle Numérique d’élévation et des cartes météorologiques. Ces dernières apportent une information complémentaire sur la distribution spatiale des espèces.

Dans ce contexte de cartographie très ardu, l’utilisation de l’algorithme SVM (Séparateur à vaste marge ou support vector machine) s’est révélée particulièrement appropriée du fait de ses propriétés intrinsèques que sont :

• sa nature non-descriptive,
• sa capacité de discrimination basée sur un faible nombre de pixels d’apprentissage,
• sa capacité à traiter un grand nombre de données hétérogènes,
• ….

Ce faisant, des problématiques environnementales importantes ont été abordées telles la cartographie de l’espèce envahissante Miconia calvescens, la cartographie de l’habitat d’espèces rares par modélisation de leur niche écologique, la cartographie de la forêt de nuages de Tahiti et sa régression probable liée au réchauffement planétaire, l’étude de la cocoteraie des Tuamotu (ressource naturelle importante pour la Polynésie française), etc.

Mais la contribution la plus significative a été sans aucun doute la cartographie du milieu naturel terrestre de Moorea qui a été proposée dans le cadre du projet international Moorea Biocode.

Des résultats plus fondamentaux ont aussi été obtenus comme la validation de l’algorithme SVM pour classifier de la donnée radar, mais aussi pour des cas complexes (grand nombre de bandes, données hétérogènes, données à très hautes résolutions), l’étude comparative d’indices polarimétriques radar pour discriminer la végétation polynésienne, une méthode de sous-échantillonnage pour pallier le faible nombre de zones d’apprentissage homogènes, la validation de la méthode d’échantillonnage terrain sur les écotones pour les algorithmes de classification et en particulier pour l’algorithme SVM, l’utilisation de l’algorithme de ligne de partage des eaux pour segmenter les couronnes de cocotiers sur les images optiques très haute résolution, l’intérêt de la méthode de fusion SVM sur la végétation tropicale, une optimisation d’un schéma de fusion SVM connu, etc.

Ce projet s’est conclu avec la présentation de mon Habilitation à Diriger des Recherches en 2014, qui fait le point sur toutes ces problématiques.

Parmi les conclusions de cette habilitation, j’ai noté que pour améliorer la précision des cartographies, il fallait:

• utiliser de la donnée plus précise (tant spatialement que spectralement)
• accéder aux sous-bois pour pallier l’inconvénient de la télédétection classique qui n’accède qu’à la canopée.
• rajouter de l’information sur le contexte (données vectorielles).

Tous ces points ont été abordés depuis, dans mes études sur l’atoll de Tetiaroa.