Suivi sur le long terme des zones humides Ramsar à partir des archives Landsat

Long-term monitoring of Ramsar wetlands using the Landsat archive

• Auteur / Autrice : Quentin Demarquet
• Direction : Laurence Hubert-Moy, Simon Dufour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géographie
• Date : Soutenance le 29/01/2025
• Etablissement(s) : Rennes 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Espaces, Sociétés, Civilisations (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral- Environnement- Télédétection- Géomatique UMR 6554 / LETG
• Jury : Président / Présidente : Agnès Bégué
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Davranche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Andrieu, Valéry Gond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des zones humides

Calcul intensif (informatique)

Séries chronologiques

Informatique dans les nuages

Télédétection

Mots clés libres

Télédédection

Ecologie

Calcul dans le Cloud

Séries temporelles

Remote sensing

Ecology

Cloud-Computing

Time series

Résumé

Alors que les zones humides fournissent un grand nombre de services écosystémiques, elles sont fortement menacées au niveau mondial par les activités humaines. Dans ce contexte, cette thèse vise à évaluer l’apport des séries temporelles satellite Landsat enregistrées depuis près de 50 ans afin d’effectuer un suivi des dynamiques structurelles et fonctionnelles des zones humides sur le long terme. L’état de l’art montre que les archives Landsat en libre accès représentent une source pertinente pour l’évaluation des zones humides notamment grâce aux progrès récents en matière d'intelligence artificielle et d’outils en cloud-computing qui ouvrent de nouvelles perspectives d’analyse. En particulier, la méthode Continuous Change Detection and Classification (CCDC) permet de produire des séries temporelles continues et de classer des profils temporels en utilisant la plateforme Google Earth Engine. L’utilisation de la CCDC dans 4 sites Ramsar permet de produire un indicateur du fonctionnement de la zone humide même pour des sites présentant des caractéristiques très contrastées. De plus, la CCDC donne de meilleurs résultats que la méthode de détection de changements diachronique traditionnelle pour le suivi sur 40 ans de l'évolution d’une zone humide littorale atlantique Ramsar (Marais Poitevin). L’utilisation de cette méthode montre que la réduction des zones humides est principalement due au retournement des prairies naturelles en cultures et à l'urbanisation. Enfin, elle permet de décrire l’évolution annuelle des pressions anthropiques sur ce même site entre 1984 et 2022, ce qui présente un intérêt pour évaluer l’efficacité des politiques publiques en matière de conservation. Cette thèse montre ainsi que l’analyse en cloud-computing de l’ensemble des archives Landsat avec de nouvelles méthodes d’analyse de profils temporels ouvre de nouvelles perspectives pour le suivi des zones humides, tant d’un point de vue scientifique qu’opérationnel.

Although wetlands provide a large number of ecosystem services, they are under serious threat worldwide from human activities. In this context, this thesis aims to assess the contribution of Landsat satellite time series recorded over almost 50 years to monitor the structural and functional dynamics of wetlands over the long term. The state of the art shows that open-access Landsat archives are a relevant source for assessing wetlands, thanks in particular to recent advances in artificial intelligence and cloud-computing tools, which open up new analytical perspectives. In particular, the Continuous Change Detection and Classification (CCDC) method can produce continuous time series and classify temporal profiles using the Google Earth Engine platform. The use of CCDC in 4 Ramsar sites makes it possible to produce an indicator of wetland functioning even for sites with very contrasting characteristics. In addition, the CCDC gives better results than the traditional diachronic change detection method for monitoring the evolution of an Atlantic coastal Ramsar wetland (Marais Poitevin) over 40 years. This method shows that the reduction in wetlands is mainly due to the conversion of natural grasslands to crops and urbanisation. Finally, it allows us to describe the annual change in anthropogenic pressures on this same site between 1984 and 2022, which is of interest for assessing the effectiveness of public policies in terms of conservation. This thesis shows that cloud-computing analysis of all Landsat archives using new methods for analysing temporal profiles opens up new prospects for monitoring wetlands, from both a scientific and operational point of view.