Les mauvaises herbes sont souvent distribuées en îlots dans les champs agricoles. Cette disposition est propice au désherbage localisé. Cependant, cette pratique agricole est peu adoptée par les producteurs agricoles et plusieurs défis restent à relever pour sa mise en pratique fiable et économique. Cette thèse tente de répondre à trois questions fondamentales qui ont peu été étudiées, et qui sont nécessaires pour l'élaboration de plusieurs stratégies de mise en pratique du désherbage localisé. Les données utilisées sont des photos numériques de la couverture par les mauvaises herbes acquises sur la totalité de la surface de 19 parcelles de 1 ha en maïs grain. Le premier objectif était de vérifier si des capteurs optiques pouvait être utilisés dans les entre-rangs pour déterminer les besoins en herbicide sur le rang de maïs adjacent. Les résultats de ce chapitre ont démontré qu'en moyenne il n'y avait pas de différence entre la couverture par les mauvaises herbes du rang et de l'entre-rang dans 61 % des champs visités, mais qu'en comparant les zones adjacentes une à une, une erreur d'inférence de plus de 27 % s'en suivait. La deuxième partie consistait à vérifier le lien existant entre la structure spatiale d'un couvert multi-espèces et les types de mauvaises herbes présents. Les résultats de cette partie ont démontré que la structure spatiale d'un couvert multi-espèces n'est pas liée à la dominance d'un type de mauvaises herbes en particulier, que les monocotylédones et les dicotylédones sont associées de façon aléatoire et que le fait de distinguer les types de mauvaises herbes permet de détecter une structure en îlots dans 32 % des cas comparativement à 21 % dans les cas sans distinction des types de mauvaises herbes. Finalement, une technique a été développée permettant d'identifier les champs ayant un meilleur potentiel pour le désherbage localisé par un échantillonnage systématique sommaire. Les résultats de ce chapitre ont permis d'élaborer une technique utilisant la ségrégation spatiale et le niveau d'infestation pour déterminer le potentiel d'un champ pour le désherbage localisé. Nos estimés suggèrent que cette technique pourrait prendre moins de 6 minutes par hectare à l'aide d'un véhicule tout terrain.

L'extraction des paramètres de surface est une activité essentielle des Sciences de la vie et de la Terre. Ce mémoire propose une nouvelle méthodologie pour l'analyse des paramètres biophysiques et géophysiques, appelée Réalité Terrain Étendue, et qui mêle les avantages des relevés terrain et de la télédétection. Nous nous sommes en particulier attachés aux avantages de la télédétection basse altitude et d'un système micro-drone multi-caméras pour la cartographie de la dynamique de la végétation à l'échelle des individus. Cette problématique pose de nombreuses contraintes sur notre système car l'identification des arbrisseaux nécessite des capteurs innovants et une adaptation aux cycles phénologiques pour améliorer leur capacité de discrimination. La télédétection basse altitude semble être une solution intéressante en terme de résolution spatiale et de souplesse opérationnelle, et le développement des micro-drones civils permet des outils d'autant plus performants et fiables pour les missions terrain. Nous avons donc mis en place un système complet de drone avec une charge utile spécifique emportant simultanément trois appareils photographiques pour l'acquisition à la demande d'images obliques, stéréoscopiques ou multispectrales et permettant le développement de nouvelles méthodes d'identification de la végétation. Enfin, en participant à un relevé terrain du Muséum national d'Histoire naturelle, nous avons validé l'intérêt de notre système pour la cartographie de la dynamique de la végétation. Ce travail s'ouvre sur de nombreuses applications et perspectives de recherche, comme l'extraction de paramètres biophysiques par stéréo-restitution et l'agriculture de précision / Retrieval of land surface parameters is an essential part of life and Earth sciences activities, as they are the key to understand the complex phenomena that take place in the biosphere. This thesis proposes a new methodology for biophysical and geophysical surface para-meters analysis, that we call Extended Ground Truth, and that mix the advantages of the field ope-rations and those of remote sensing. We have especially focused our work on the benefits of low altitude remote sensing with a multi-cameras Unmanned Aerial System for vegetation dynamics mapping at subject scale. This problematic raises strong constraints on the system, as the identification of small bushes implies new type of sensors and the adaptation to the phenological cycles to improve the discrimination capacity of the sensors. Low altitude remote sensing seems a good solution in terms of resolution and operational flexibility and the technical revolution behind the spreading of civilian micro-UAV allows all the more capable and reliable tools for field operations. We therefore developed an Unmanned Aerial System with a specific payload that can lift up three digital cameras at once, allowing on demand oblique, stereoscopic or multispectral synchronous acquisitions and thus the development of new identification methods of the vegetation. Finally, we have participated in a field operation on a test site of the National Natural History Museum and confirmed the interest of our tool for vegetation dynamics mapping. This work leads to many other researches, per example in the field of biophysical parameters extraction from stereoscopic images, and other application fields like precision farming

La présente étude a été menée afin de classifier et cartographier la végétation du mont Gosford, un massif compris dans la portion sud-est des montagnes frontalières, et d'évaluer son potentiel en vue de l'établissement d'une réserve écologique.En raison du grand nombre d'habitats différents, la flore du secteur est riche en espèces. Elle se compose de 207 plantes vasculaires dont une est rare au Québec (Dryopteris goldiana) et 10 sont à distribution appalachienne. Les bryophytes et les lichens comptent 54 et 21 taxons respectivement.L'étude phytosociologique, selon la méthode de Braun-Blanquet (1932), a permis de reconnaître 14 associations, 6 sous-associations et 2 faciès, à partir de 101 relevés de terrain. Parmi ces unités, notons la rareté des sapinières à épinette rouge typique et à oxalide des montagnes, au niveau provincial.L'analyse des 101 profils de sols échantillonnés a permis de les classer en 6 groupes. Plus de la moitié des profils sont classés dans l'ordre podzolique.A la lumière de ces indications, une analyse discriminante, appliquée sur différents facteurs édaphiques a permis d'établir la relation entre les groupements reconnus et leur milieu et de mieux comprendre ainsi leur distribution.Finalement, considérant la diversité écologique et le potentiel pour la conservation des groupements végétaux, l'étude recommande que le secteur étudié soit proposé pour la création d'une réserve écologique.

La présente étude a été menée afin de classifier et cartographier la végétation du mont Gosford, un massif compris dans la portion sud-est des montagnes frontalières, et d'évaluer son potentiel en vue de l'établissement d'une réserve écologique.En raison du grand nombre d'habitats différents, la flore du secteur est riche en espèces. Elle se compose de 207 plantes vasculaires dont une est rare au Québec (Dryopteris goldiana) et 10 sont à distribution appalachienne. Les bryophytes et les lichens comptent 54 et 21 taxons respectivement.L'étude phytosociologique, selon la méthode de Braun-Blanquet (1932), a permis de reconnaître 14 associations, 6 sous-associations et 2 faciès, à partir de 101 relevés de terrain. Parmi ces unités, notons la rareté des sapinières à épinette rouge typique et à oxalide des montagnes, au niveau provincial.L'analyse des 101 profils de sols échantillonnés a permis de les classer en 6 groupes. Plus de la moitié des profils sont classés dans l'ordre podzolique.A la lumière de ces indications, une analyse discriminante, appliquée sur différents facteurs édaphiques a permis d'établir la relation entre les groupements reconnus et leur milieu et de mieux comprendre ainsi leur distribution.Finalement, considérant la diversité écologique et le potentiel pour la conservation des groupements végétaux, l'étude recommande que le secteur étudié soit proposé pour la création d'une réserve écologique.

La cartographie des services écologiques (SE) urbains suscite un intérêt grandissant. Toutefois, les différentes méthodes et sources de données utilisées peuvent produire des résultats divergents. En particulier, il demeure difficile d’estimer l’effet de la résolution spatiale des données de couverture terrestre (CT) sur la cartographie des flux de SE des espaces verts aux personnes qui en bénéficient. Cette étude visait à caractériser cet effet afin d’aider à en prédire l’ampleur pour des flux de SE produits à différentes échelles spatiales. Une carte de CT à haute résolution spatiale (1 m) couvrant le territoire de la ville de Laval (Canada) a été acquise, puis agrégée à des résolutions inférieures de 3, 5, 10 et 15 m. À partir de ces données, trois SE ont été cartographiés : le stockage de carbone (flux à l’échelle globale), la régulation de la température et la pollinisation (flux à l’échelle locale). Les résultats ont été analysés pour différents types d’utilisation du sol. De manière générale, la diminution de la résolution a entraîné une diminution de la proportion d’espaces verts dans la carte de CT, et par conséquent une diminution de la quantité de SE calculée. Pour les flux de SE à l’échelle locale, l’effet dépendait également des changements dans la configuration spatiale de l’apport potentiel par rapport à la demande en SE. L’ampleur de l’effet variait en fonction du type d’utilisation du sol, mais également entre les zones d’analyse du même type, alors qu’il était sensible à la structure du paysage. Ces résultats invitent à considérer l’effet de la résolution spatiale lors de la cartographie des SE urbains, en particulier pour les flux de SE à l’échelle locale. L’utilisation de données à haute résolution spatiale est recommandée pour cartographier adéquatement les SE rendus par les petits espaces verts dispersés au sein du tissu urbain. / Urban ecosystem services (ES) mapping is attracting a growing interest. However, the diversity of methods and data used can produce divergent results. In particular, estimating the effect of land cover (LC) data spatial resolution on mapping spatial flows of ES from greenspaces to beneficiaries remains a challenge. This study aimed to characterize this effect, in order to improve our ability to predict its magnitude for ES flows produced at different spatial scales. A high spatial resolution (1 m) LC map covering the territory of the city of Laval was acquired, and then aggregated to coarser resolutions of 3, 5, 10 and 15 m. Using these LC maps as input data, three ES were mapped: carbon storage (a global-flow ES), cooling and pollination (two local-flow ES). Results were analyzed for different land use types. Greenspaces cover was generally underestimated at a coarser spatial resolution, leading to an underestimation of calculated ES quantity. For local-flow ES, the effect of LC resolution also depended on changes in the spatial configuration of ES potential supply relative to ES demand. The magnitude of the effect varied between the different land use types, but also between different zones of analysis corresponding to the same land use type, as the effect was sensitive to the local landscape structure. These results demonstrate the importance of considering the effect of LC data spatial resolution when mapping urban ES, especially for local-flow ES. Using high spatial resolution LC data is recommended to adequately map the ES provided by the small greenspaces scattered through the urban fabric.

À l’échelle macroscopique, à savoir celle du paysage, la couverture végétale des milieux arides apparaît comme fortement hétérogène. Cette organisation spatiale des peuplements est habituellement attribuée aux processus de facilitation et de compétition qui opèrent à l’échelle microscopique des individus végétaux. Le qualificatif d’auto-organisées fut donc attribué à ces végétations qui se structurent en l’absence d’hétérogénéité préexistante du milieu physique. <p><p>L’auto-organisation de la végétation fut particulièrement bien étudiée dans le cas des structures périodiques connues dès les années '50 sous le nom de brousses tigrées. Depuis les années '90, un pas en avant dans la compréhension de ce phénomène fut accompli grâce au développement de modèles mécanistes de la dynamique de la phytomasse et des ressources, émanant du cadre théorique de l'auto-organisation des structures dissipatives. Ces modèles se rejoignent sur un ensemble de prédictions robustes et vérifiables concernant la formation, le maintien et la modulation par l'environnement des structures macroscopiques. Durant le même laps de temps, notre niveau d’analyse a connu une expansion sans précédent, à la fois dans le temps et dans l’espace, grâce au développement de l’imagerie satellitaire et des outils d’analyse spatiale. Nous nous trouvons dès lors à un moment charnière pour la validation macroscopique des théories d’auto-organisation des végétations en milieu aride.<p><p>Le présent travail s'articule en quatre études, chacune traitant d'une prédiction différente. Nous avons mis en évidence les principales variables responsables de la formation des structures et de leur modulation en termes d’échelle et de géométrie. Enfin avons démontré la mobilité des structures sous l’effet d’une pente de terrain. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'extraction des paramètres de surface est une activité essentielle des Sciences de la vie et de la Terre. Ce mémoire propose une nouvelle méthodologie pour l'analyse des paramètres biophysiques et géophysiques, appelée Réalité Terrain Étendue, et qui mêle les avantages des relevés terrain et de la télédétection. Nous nous sommes en particulier attachés aux avantages de la télédétection basse altitude et d'un système micro-drone multi-caméras pour la cartographie de la dynamique de la végétation à l'échelle des individus. Cette problématique pose de nombreuses contraintes sur notre système car l'identification des arbrisseaux nécessite des capteurs innovants et une adaptation aux cycles phénologiques pour améliorer leur capacité de discrimination. La télédétection basse altitude semble être une solution intéressante en terme de résolution spatiale et de souplesse opérationnelle, et le développement des micro-drones civils permet des outils d'autant plus performants et fiables pour les missions terrain. Nous avons donc mis en place un système complet de drone avec une charge utile spécifique emportant simultanément trois appareils photographiques pour l'acquisition à la demande d'images obliques, stéréoscopiques ou multispectrales et permettant le développement de nouvelles méthodes d'identification de la végétation. Enfin, en participant à un relevé terrain du Muséum national d'Histoire naturelle, nous avons validé l'intérêt de notre système pour la cartographie de la dynamique de la végétation. Ce travail s'ouvre sur de nombreuses applications et perspectives de recherche, comme l'extraction de paramètres biophysiques par stéréo-restitution et l'agriculture de précision

R É S U M É<p><p>I. Actuellement, en Afrique sub-saharienne, les acteurs de la conservation considèrent que la<p>survie à long terme de la faune sauvage ne peut être assurée que par le maintien de son habitat<p>en dehors des aires de conservation intégrale. Dans cette optique, les projets de conservation<p>tentent de préserver des étendues de végétation naturelle au sein de « zones tampons » ou de<p>« corridors de migration » dans la périphérie des aires protégées. Cette thèse s’est intéressée aux possibilités de conserver de tels espaces en concertation avec les populations riveraines du parc national de Zakouma, une aire protégée du Sud-est du Tchad. Notre objectif a été de rechercher des solutions aux problèmes que rencontrent généralement les aménagistes dans cette action. Notre hypothèse est que l’aménagement des périphéries d’aires protégées doit s’appuyer sur une meilleure identification des déterminants locaux de l’exploitation des espaces de végétation naturelle, et que leur analyse doit s’appuyer sur une approche spatiale.<p>II. Plusieurs étapes de recherches ont permis d’alimenter notre réflexion :<p>Une première phase de terrain a été tout d’abord été menée à Am Choka, un village représentatif de la zone la plus densément peuplée de la périphérie est du PNZ. Les objectifs visés étaient i.) d’une part, de déterminer les activités humaines affectant le plus le paysage<p>végétal naturel de la périphérie du parc, et donc susceptibles d’annihiler son rôle de « zone<p>tampon », et ii) d’autre part, d’identifier les savoir-faire et les facteurs socioéconomiques et<p>politiques qui régissent l’exploitation des espaces de végétation naturelle. Outre l’observation participante au village, des cartographies fines du terroir et des zones d’exploitation, ainsi que des entretiens semi-structurés ont été réalisés sur le terrain.<p>La seconde phase de recherche a été consacrée à la réalisation d’un outil cartographique dans<p>le but (i) d’évaluer l’état de la zone périphérique en terme de répartition et d’occupation relative des diverses formations végétales naturelles par rapport à l’emprise agricole, et ii.) d’en déduire les zones de la périphérie les plus susceptibles de faire l’objet d’un processus de gestion des espaces de végétation naturelle. A cet effet, quatre images satellites récentes ont été acquises. Les opérations de terrain ont donné lieu à 234 relevés sur ligneux et 2440 relevés qualitatifs d’autres types d’occupation du sol. Ces relevés ont été utilisés pour l’interprétation des scènes satellites en unités cartographiques.<p>La troisième phase de recherche a porté sur une analyse du dispositif d’aménagement récemment proposé pour la zone périphérique du PNZ par le projet gestionnaire du parc. Notre objectif était de mettre en évidence, les modalités réelles de prise en compte de l’organisation locale de l’exploitation ou de la gestion des espaces de végétation naturelle, et de les confronter avec les connaissances acquises lors de la première phase de recherche. <p>III. La recherche aboutit aux résultats suivants :<p>Les populations rurales ont une bonne connaissance du milieu physique et utilisent une<p>typologie qui leur permet de localiser les différentes composantes de leur terroir et de leur<p>finage, et d’en évaluer le potentiel.<p>La défriche des espaces de végétation naturelle à des fins agricoles est régie par des instances<p>coutumières villageoises et cantonale qui exercent un fort pouvoir en matière de gestion du<p>foncier et de planifications agricoles.<p>La culture du sorgho repiqué (berbéré - Sorghum bicolor) constitue la principale source de<p>réduction des espaces de végétation naturelle. Elle modifie le paysage sur de grandes portions<p>de territoire car sa mise en place nécessite un essartage intégral des savanes à Acacia seyal.<p>L’accès et l’usage des espaces de végétation naturelle pour la collecte de produits forestiers<p>ligneux et non-ligneux sont libres et non liés à la propriété foncière. L’exploitation de ces<p>produits n’entraîne pas de coupe à blanc mais les contraintes d’exploitation conditionne l’étendue spatiale du finage autour d’un village donné. Certaines zones du finage sont cependant l’objet de bornages fonciers en vue de projets agricoles à plus ou moins long terme. Les travaux cartographiques ont abouti à l’appréciation de l’étendue et de répartition des formations végétales naturelles. Le sorgho de décrue occupe un peu moins de 5% de la totalité de la superficie de zone périphérique. Les zones de cultures sont concentrées pour l’essentiel à<p>l’est et au nord de l’aire protégée. Un dixième de la superficie d’origine des savanes à Acacia<p>seyal a déjà été exploité à des fins agricoles. Cette carte peut être exploitée pour localiser les<p>zones d’enjeux entre conservation et développement économique. Cet exercice permet de<p>reconsidérer la délimitation en zones de protection de la périphérie.<p>Dans sa formulation, le « plan de gestion » témoigne largement d’une volonté d’associer les<p>populations riveraines à l’aménagement de la périphérie du parc. Cette collaboration sera<p>certainement entravée par l’absence de compensation en contrepartie de la limitation du<p>développement agricole au profit de l’habitat de la faune sauvage. Par contre, elle pourrait<p>être favorisée si le zonage proposé correspondait aux limites des terroirs et des finages. Un<p>préliminaire à tout processus de gestion concertée des espaces de végétation naturelle est aussi l’identification des décideurs qui ont autorité sur ces espaces. L’étude débouche sur suggestions permettant aux aménagistes leurs permettant d’atteindre leurs objectifs de conservation de la faune et de son habitat en concertation avec les populations riveraines. Ces recommandations peuvent certainement être adaptées à d’autres contextes d’aménagement des périphéries d’aires protégées. <p><p><p>ABSTRACT<p>I. Nowadays, in Sub-Saharan Africa, conservation actors believe that the long-term survival<p>of wild animals can be ensured only through the maintenance of their habitat outside areas of<p>total conservation. Accordingly, conservation projects seek to preserve areas of natural<p>vegetation in “buffer zones” or “migration corridors” on the periphery of protected areas.<p>The present doctoral thesis studies the possibilities of conservating such areas in concertation<p>with the populations living around Zakouma National Park (ZNP), a protected area in southeast<p>Chad. Our aim has been to find solutions to the problems generally encountered by forest<p>managers working towards this goal. Our hypothesis is that the management of surroundings<p>of protected areas must be grounded on a better identification of the local factors determining<p>the exploitation of natural vegetation areas, and that any analysis must be based on a spatial<p>approach.<p>II. Several steps in the research provided grounds for reflection:<p>As a first phase, a survey was conducted in Am Choka, a village representative of the most<p>densely populated zone of the eastern periphery of ZNP. The objectives were (i) to determine<p>which human activities most affect the natural vegetal landscape of the periphery of the park<p>and hence are likely to annul its role of “buffer zone”, and (ii) to identify which know-how<p>and socio-economic or political factors govern the exploitation of natural vegetation areas. In<p>addition to participatory observation in the village, detailed maps were made of the ‘terroir’<p>and the ‘finage’ (the total area exploited by a village), and semi-structured interviews were<p>conducted on the spot.<p>The second phase of research was dedicated to the creation of a cartographic tool with the<p>intention of (i) assessing the state of the peripheral zone in terms of where and to what extent<p>the natural vegetal formations are situated in comparison with the land under cultivation, and<p>(ii) pinpointing the peripheral zones best suited to a process of management of natural<p>vegetation areas. To that end, four recent satellite pictures were acquired. Operations on the<p>ground yielded 234 plottings over wood stands and 2 440 qualitative plottings of other types<p>of land occupation. These plottings were used to convert the satellite images into cartographic<p>units.<p>The third phase of research was concerned with an analysis of the management mechanism<p>recently proposed for the peripheral zone of ZNP by the park management project. Our aim<p>was to bring to the fore the actual methods by which the local organisation of exploitation or<p>management of the natural vegetation areas is taken into account and to compare them with<p>the knowledge acquired under the first phase of research.<p>III. The research produced the following results:<p>The rural populations have a good knowledge of the physical environment and use a typology<p>which enables them to localise the different components of the terroir and of the finage, and<p>to assess their potential.<p>The clearing of areas of natural vegetation for agricultural purposes is governed by traditional<p>village or canton authorities, which exert a powerful influence over land management and<p>agricultural planning.<p>The cultivation of transplanted sorghum (berbéré - Sorghum bicolor) is the main source of<p>reduction of areas with natural vegetation. It modifies the landscape over large swathes of<p>territory inasmuch as this cultivation method leads to a total clearing of the Acacia seyal<p>savannas. Access to and use of areas of natural vegetation for collecting wood and non-wood forest<p>products are free and not linked to land ownership. Exploiting these products does not lead to clear-cutting of the forest, but the constraints of exploitation influence the spatial extent of the finage around a given village. Some zones of finage are nevertheless subjected to land<p>boundary markings when agricultural projects are planned in the shorter or longer term.<p>The cartographic findings led to an assessment of the area covered by, and the distribution of,<p>natural vegetal formations. Flood-irrigated sorghum occupies just under 5% of the total area<p>of the periphery. The cultivation zones are mostly concentrated east and north of the protected area. One tenth of the original area of Acacia seyal savannas has already been exploited for agriculture. The map can also be used to identify areas caught between conservation and<p>economic development. This exercise makes its possible to reconsider the delimitation of the<p>periphery into protection zones. In its formulation, the “management plan” largely reveals the will to involve local populations<p>in the management of the periphery of the park. This collaboration will certainly be hampered<p>by the absence of compensation to offset any limitation of agricultural development to the<p>benefit of the wild animal habitat. It could, however, be promoted if the proposed zoning were<p>to correspond to the limits of the terroirs and finages. A preliminary to any process of<p>concerted management of the areas of natural vegetation would also be to identify the<p>decision-makers who have authority over these expanses. The present study throws up suggestions as to how forest managers might attain their<p>objectives for the conservation of fauna and their habitat in concertation with the local<p>populations. These recommendations can certainly also be extrapolated to other contexts of<p>management of the peripheries of protected areas. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished