Apports du LiDAR à l'étude de la végétation des marais salés de la baie du Mont-Saint-Michel, The use of LiDAR to study salt marshes vegetation in the Mont-Saint-Michel Bay (France)

Clélia Bilodeau

Description

Sous la direction de Benoît Deffontaines
Thèse soutenue le 13 décembre 2010: Paris Est
Les marais salés de la Baie du Mont-Saint-Michel forment un écosystème complexe et fragile. Afin de mieux comprendre l'organisation spatiale de la végétation de ces marais et de développer une vision synthétique de la dynamique de ce milieu, des données de télédétection optiques (orthophotographie) et altimétrique (LiDAR), ainsi que des observations de terrain ont été réunies et traitées conjointement. Le contrôle qualité des données LiDAR ayant mis en évidence un biais systématique dépendant de la hauteur et de la densité de la végétation, une correction, consistant à assigner à chaque pixel la valeur LIDAR minimale au sein d'un carré de 3x3 m, a été appliquée. Une importante base de données spatialisées a ensuite été constituée, comprenant la description en termes de végétation, d'altitude, de géomorphologie, de sédimentologie et d'utilisation agricole de près de 10 000 points d'observation répartis sur l'ensemble de la Baie. Des analyses fréquentielles ont permis de quantifier les liaisons entre les différentes espèces végétales, afin de définir les associations végétales caractéristiques des marais salés. Cette méthode a également permis de dresser la liste exhaustive des liaisons statistiques entre toutes les espèces végétales de la Baie du Mont-Saint-Michel et quatre facteurs écologiques : l'altitude, la géomorphologie, le contexte sédimentaire et le pâturage. Les variations de l'altitude moyenne des espèces végétales à l'échelle de la Baie s'expliquent par l'existence d'une double pente hydraulique qui engendre des altitudes plus élevées à l'Est et à l'Ouest de la Baie. Le contexte géomorphologique et le pâturage peuvent également modifier les valeurs d'altitude moyenne des espèces végétales, et profondément perturber le schéma classique des marais salés. La connaissance des liaisons entre les espèces végétales et les valeurs des facteurs écologiques peut constituer une aide importante à la cartographie des marais salés
-Marais salés
-LiDAR
-Baie du Mont-Saint-Michel
-Analyse fréquentielle
In the Mont-Saint-Michel bay, the tidal salt marshes, also called schorre, are made up of low and dense vegetation, that is adapted to tidal flooding and high salinity, and that spreads quickly on the upper tidal flat. The study of this phenomenon requires a map of the vegetation and a simple way to update it. The aim of this study is to evaluate the potential of LiDAR data to enhance the comprehension of this ecosystem. The LiDAR data was first corrected from the systematic error due to the low vegetation that stops the laser beams before they reach the ground. A spatial data base was then created from 9811 observation points, including information on vegetation, altimetry, geomorphology, sedimentology and land use. Frequency analyses were performed on three locations characterized by different geomorphology, sedimentology and land use contexts, and in a second time at the scale of the entire Bay. The vegetation associations of the salt marsh were described, and the relations between each plant species and four ecological factors (altimetry, geomorphology, sedimentology and land use) were investigated. This study has shown the need to include in the mapping process of salt marsh vegetation LiDAR data as well as information on geomorphology, sedimentology and land use
-Salt marsh
-LiDAR data
-Mont-Saint-Michel Bay
-Frequency analysis
Source: http://www.theses.fr/2010PEST1007/document

Sujets

• Lidar
• Baie du mont Saint-Michel
• Analyse fréquentielle

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 60
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

UNIVERSITÉ PARIS-EST


ÉCOLE DOCTORALE « Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et
de la Communication »




Thèse de doctorat

Sciences de l’Information Géographique





Clélia BILODEAU




APPORTS DU LIDAR A L'ETUDE DE LA VEGETATION DES MARAIS SALES DE LA
BAIE DU MONT-SAINT-MICHEL






Thèse dirigée par Benoît DEFFONTAINES et Jean-Paul DEROIN

Soutenue le 14 décembre 2010






Président et rapporteur Fernand VERGER
Rapporteur Eric FEUNTEUN
Examinateurs Marianne COHEN
Olivier DE JOINVILLE
Invités Alain RADUREAU
Michel GODRON

tel-00587416, version 1 - 20 Apr 2011Résumé de la thèse
Les marais salés de la Baie du Mont-Saint-Michel forment un écosystème complexe et
fragile dont la biodiversité est essentielle au maintien de la santé des côtes. Afin de mieux
comprendre l’organisation spatiale de la végétation de ces marais et de développer une vision
synthétique de la dynamique de ce milieu, des données de télédétection optiques
(orthophotographie) et altimétrique (LiDAR), ainsi que des observations de terrain ont été
réunies et traitées conjointement.
Le contrôle qualité des données LiDAR ayant mis en évidence un biais systématique
dépendant de la hauteur et de la densité de la végétation, une correction, consistant à assigner
à chaque pixel la valeur LIDAR minimale au sein d’un carré de 3x3 m, a été appliquée. Une
importante base de données spatialisées a ensuite été constituée, comprenant la description en
termes de végétation, d’altitude, de géomorphologie, de sédimentologie et d’utilisation
agricole de près de 10 000 points d’observation répartis sur l’ensemble de la Baie. L’analyse
s’est d’abord portée sur trois secteurs de la Baie, représentatifs de différents contextes en
termes d’altitude, de géomorphologie, de sédiments et d’utilisation agricole, avant d’être
élargie à l’ensemble de la Baie.
Des analyses fréquentielles ont permis de quantifier les liaisons entre les différentes
espèces végétales, afin d’identifier les espèces ayant été rencontrées fréquemment ensemble,
et de définir les associations végétales caractéristiques des marais salés. Cette méthode a
également permis de dresser la liste exhaustive des liaisons statistiques entre toutes les
espèces végétales de la Baie du Mont-Saint-Michel et quatre facteurs écologiques: l’altitude,
la géomorphologie, le contexte sédimentaire et le pâturage. Les variations de l’altitude
moyenne des espèces végétales à l’échelle de la Baie s’expliquent par l’existence d’une
double pente hydraulique qui engendre des altitudes plus élevées à l’Est et à l’Ouest de la
Baie. Le contexte géomorphologique et le pâturage peuvent également modifier les valeurs
d’altitude moyenne des espèces végétales, et profondément perturber le schéma classique des
marais salés, qui ne se retrouve que rarement dans la Baie.
La connaissance des liaisons entre les espèces végétales et les valeurs des facteurs
écologiques peut constituer une aide importante à la cartographie des marais salés. Si un seul
facteur ne suffit pas à déterminer le contenu floristique d’un secteur, la combinaison des
facteurs altitude, géomorphologie, sédiment, pâturage et pente, peut être intégrée, en plus
d’une image optique, dans un processus de classification automatique supervisée.
Mots clés : Marais salés, LiDAR, Baie du Mont-Saint-Michel, Analyse fréquentielle.
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tel-00587416, version 1 - 20 Apr 2011The use of LiDAR to study salt marshes vegetation in the Mont-Saint-Michel Bay (France)

In the Mont-Saint-Michel bay, the tidal salt marshes, also called schorre, are made up
of low and dense vegetation, that is adapted to tidal flooding and high salinity, and that
spreads quickly on the upper tidal flat. The study of this phenomenon requires a map of the
vegetation and a simple way to update it. The aim of this study is to evaluate the potential of
LiDAR data to enhance the comprehension of this ecosystem. The LiDAR data was first
corrected from the systematic error due to the low vegetation that stops the laser beams before
they reach the ground. A spatial data base was then created from 9811 observation points,
including information on vegetation, altimetry, geomorphology, sedimentology and land use.
Frequency analyses were performed on three locations characterized by different
geomorphology, sedimentology and land use contexts, and in a second time at the scale of the
entire Bay. The vegetation associations of the salt marsh were described, and the relations
between each plant species and four ecological factors (altimetry, geomorphology,
sedimentology and land use) were investigated. This study has shown the need to include in
the mapping process of salt marsh vegetation LiDAR data as well as information on
geomorphology, sedimentology and land use.

Keywords : Salt marsh, LiDAR data, Mont-Saint-Michel Bay, Frequency analysis.
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tel-00587416, version 1 - 20 Apr 2011Table des matières
Résumé de la thèse ..................................................................................................................... 2
Table des matières...................................................................................................................... 4
Tables des figures....................................................................................................................... 6
Tables des tableaux .................................................................................................................. 11
Tables des diagrammes ............................................................................................................ 16

1. Introduction ...................................................................................................................... 17

2. Contexte général............................................................................................................... 21
2.1. Histoire et paysages de la Baie du Mont-Saint-Michel............................................ 21
2.2. L’organisation spatiale de la végétation des marais salés de la Baie du Mont-Saint-
Michel 27
2.2.1. Présentation générale des marais salés............................................................. 27
2.2.2. Les facteurs écologiques influençant la présence des espèces végétales des
marais salés de la Baie du Mont-Saint-Michel................................................................. 32
2.2.2.1. Les facteurs écologiques .......................................................................... 32
2.2.2.2. Le climat................................................................................................... 34
2.2.2.3. Les marées................................................................................................ 35
2.2.2.4. Le contexte sédimentaire et géomorphologique....................................... 37
2.2.2.5. Les cours d’eau......................................................................................... 40
2.2.2.6. Les facteurs biotiques............................................................................... 41
2.2.2.7. Les facteurs anthropiques......................................................................... 42
2.2.2.8. Synthèse ................................................................................................... 43
2.3. La télédétection et ses applications à l’étude des marais salés................................. 44
2.3.1. Bases de la télédétection .................................................................................. 44
2.3.2. Le LiDAR......................................................................................................... 46
2.3.2.1. Le Lidar, les LiDAR................................................................................. 46
2.3.2.2. Le principe du LiDAR.............................................................................. 47
2.3.2.3. L’instrument LiDAR ................................................................................ 47
2.3.2.4. Les données LiDAR ................................................................................. 48
2.3.2.5. Les échos multiples et les différents types de LiDAR ............................. 48
2.3.2.6. L’acquisition de données LiDAR............................................................. 50
2.3.3. Applications de la télédét