Analyse des zones critiques d'occupation et de couverture des sols et détection des changements en Biélorussie

Note : Ce projet a été réalisé avec le soutien du Programme de coopération conjointe en matière de recherche de l'Alliance des organisations scientifiques internationales (ANSO) dans le cadre de l'initiative « Ceinture et Route ».

Contexte du projet

La préparation et la fusion des données ont été réalisées à l'aide de Sentinel Hub et de Google Earth Engine. Les échantillons d'entraînement ont été étiquetés grâce à des jeux de données publics, des publications et une interprétation visuelle. La méthode d'apprentissage supervisé OBIA-RF (Object-Oriented Random Forest) a ensuite été utilisée pour classifier les données agricoles et forestières et extraire les caractéristiques de leur couverture terrestre. Enfin, une cartographie et une analyse statistique ont été effectuées. Le potentiel écologique des sols a été évalué en combinant les données météorologiques et pédologiques.

Cet article présente principalement l'utilisation de la méthode mentionnée dans l'article précédent. Classification de l'utilisation des terres biélorusses basée sur l'extraction orientée objetUne analyse plus poussée des points chauds et une détection des changements des données LULC (occupation et utilisation des sols) sont effectuées pour identifier les points chauds de changement d'utilisation des sols et les types de changements.

△Figure 1. Organigramme des zones critiques de classification de l'utilisation des sols et de la détection des changements

Processus de projet de base

Après avoir obtenu les données d'occupation du sol (LULC) de 2014 à 2023 à l'aide d'une classification orientée objet, la superficie des polygones d'occupation du sol a été calculée et leur centre a été extrait. Cette superficie a servi de pondération, et une analyse de densité spatiale par noyau a été appliquée au centre de chaque polygone afin d'évaluer de manière exhaustive le nombre et la superficie des différents types de polygones de répartition de l'occupation du sol dans un rayon de recherche donné. Les zones de forte concentration de forêts et de terres agricoles ont ainsi été identifiées.

Ensuite, la quantité et les types de changements d'occupation des sols ont été déterminés, et une table de correspondance a été établie, comme illustré dans le diagramme ci-dessus. Ces changements ont été classés en six catégories : déforestation, perte de terres agricoles, croissance forestière, croissance des terres agricoles, conversion de forêts en terres agricoles et conversion de terres agricoles en forêts. Un tableau de reclassification a ensuite été créé à partir de ces catégories, et des statistiques sur les changements survenus tous les deux ans ont été compilées afin de produire une carte de répartition des changements.

Résultats du projet

△ Figure 2. Répartition des zones prioritaires pour les terres arables en Biélorussie, 2014-2023

△ Figure 3. Carte de répartition des zones forestières prioritaires en Biélorussie, 2014-2023

La comparaison des figures 2 et 3 révèle un net regroupement spatial des terres arables. Celles-ci sont principalement concentrées au sud-ouest de Minsk, à Grodno, à l'ouest de Brest, à Moguilev et à l'est de Gomel. Les terres arables sont rares à Gomel et dans le nord et le sud de Vitebsk. La répartition des forêts est relativement homogène par rapport aux terres arables, avec seulement quelques zones de forte densité, ce qui indique que les ressources forestières sont largement distribuées dans toute la région, avec de vastes étendues forestières contiguës.

L'agriculture biélorusse est principalement concentrée dans les plaines fertiles, notamment dans les régions du sud et du centre, mieux adaptées à l'agriculture mécanisée à grande échelle. De ce fait, les parcelles agricoles de ces zones présentent généralement une forte continuité et une grande homogénéité, les exploitations biélorusses typiques (en particulier les exploitations d'État) étant assez vastes, couvrant souvent de plusieurs centaines à plusieurs milliers d'hectares. Ceci correspond à la répartition des zones à forte concentration de terres arables, telle qu'illustrée sur la carte correspondante.

De 2014 à 2019, la répartition des zones à forte concentration de terres arables est restée relativement stable, avec peu de variations interannuelles. Cependant, entre 2020 et 2023, ces zones ont subi d'importants déplacements spatiaux. Plusieurs facteurs peuvent expliquer ce phénomène : une augmentation substantielle des précipitations au Bélarus ces dernières années, entraînant une diminution du nombre de jours sans nuages ​​tout au long de l'année et affectant la qualité des images satellitaires. Par ailleurs, les variations de précipitations et de température, à l'origine de modifications des périodes phénologiques, ont réduit la cohérence des types de cultures et des stades de croissance, provoquant des erreurs de classification et, par conséquent, affectant les statistiques de densité de noyau. À long terme, la répartition des ressources agricoles au Bélarus demeure relativement stable. Les changements concernant les ressources forestières sont encore moins marqués ; la superficie forestière n'a connu que de faibles fluctuations au cours de la dernière décennie, la superficie totale et la répartition spatiale des zones à forte concentration restant relativement stables.

△ Figure 4. Carte de répartition des changements de type de couverture terrestre en Biélorussie de 2014 à 2023

La figure ci-dessus illustre l'évolution de l'occupation et de la couverture des sols tous les deux ans, de 2014 à 2023. Les variations des forêts et des terres cultivées ont été relativement faibles entre 2014 et 2016, se traduisant principalement par une diminution et une augmentation de la superficie forestière dans certaines régions, ainsi que par une faible conversion de terres agricoles en forêts dans les zones urbaines. Une conversion plus importante de terres agricoles en forêts a eu lieu entre 2016 et 2018. Ceci pourrait être lié à une classification légèrement moins précise des arbustes bas, des zones de rotation des cultures complexes et de certaines forêts à vocation économique, ainsi qu'à l'impact de la normalisation des données entre les différentes années, ce qui a faussé les résultats de la classification et entraîné des modifications de la couverture des sols. Cependant, dans l'ensemble, la figure reflète toujours les principales zones de changement de la couverture des sols et les tendances sur le long terme. Combinée aux statistiques annuelles de superficie, elle permet d'obtenir une répartition relativement objective des ressources forestières et agricoles, fournissant ainsi une référence objective et efficace pour l'élaboration et la mise en œuvre des politiques agricoles macro et régionales.