Classification de l'utilisation des terres biélorusses basée sur l'extraction orientée objet

Note : Ce projet de recherche a été réalisé avec le soutien du Programme conjoint de recherche et de coopération de l’Alliance des organisations scientifiques internationales de la Ceinture et la Route.

Contexte du projet

La République du Bélarus, communément appelée Biélorussie, a une superficie de 207 600 kilomètres carrés. Son relief est majoritairement plat, composé de plaines et de bassins, avec une altitude moyenne de 160 mètres. Le sud est une vaste plaine, la région centrale est principalement constituée de plaines et de collines basses, tandis que le nord et le nord-ouest sont légèrement plus élevés, avec quelques hauts plateaux et collines, le point culminant atteignant 345 mètres. Le sol est principalement composé de sols podzoliques de prairie, suivis de sols marécageux et de sols sableux ; il est relativement fertile, avec une saison de croissance moyenne de 184 à 208 jours. Les ressources en eau sont abondantes, avec de nombreux cours d’eau et lacs, pour un total de 20 781 cours d’eau, 12 250 lacs et 153 réservoirs. Le climat est doux et humide, de type continental tempéré, avec des étés chauds, des automnes pluvieux et des hivers humides. La température moyenne en janvier se situe entre -4 °C et -8 °C, et celle en juillet entre +17 °C et +19 °C. Les basses terres reçoivent en moyenne 500 à 650 mm de précipitations annuelles, tandis que les plaines et les hauts plateaux en reçoivent 650 à 750 mm. L'abondance des précipitations et les conditions naturelles favorables rendent la région propice à l'agriculture.

En 2012, la valeur de la production du secteur agricole était de 30,47 billions de roubles biélorusses, soit l'équivalent d'environ 3,655 milliards de dollars américains (calculé sur la base d'un taux de change annuel moyen de 1 dollar américain pour 8335,86 roubles biélorusses), représentant 51,7 % de la valeur totale de la production agricole.

△ Tableau 1. Superficie cultivée en Biélorussie, 2005-2011 (Unité : milliers d'hectares)

△ Tableau 2. Production agricole totale en Biélorussie, 2005-2012 (Unité : milliers de tonnes)

La télédétection satellitaire permet de surveiller la croissance, le rendement, les ravageurs, les maladies et les catastrophes affectant les ressources agricoles. Le Bélarus dispose d'un secteur de la télédétection satellitaire bien développé, avec d'abondantes ressources d'information géographique sur l'occupation des sols et les études pédologiques, ainsi que des stations de réception au sol. Bien que le Bélarus présente une hétérogénéité des sols importante et une grande diversité d'occupation des sols, la plupart de ces caractéristiques ont déjà fait l'objet d'études. De plus, sa situation géographique, à des latitudes moyennes à élevées, minimise l'impact des nuages ​​et des précipitations, ce qui permet de disposer d'un grand volume d'images de haute qualité tout au long de l'année, constituant ainsi une base de données solide pour les applications de télédétection satellitaire.

Processus de projet de base

Ce projet a été réalisé avec le soutien du Programme conjoint de coopération en recherche de l'Alliance des organisations scientifiques internationales (ANSO), dans le cadre de l'initiative « la Ceinture et la Route ». La préparation et la fusion des données ont été effectuées à l'aide de Sentinel Hub et de Google Earth Engine. Les échantillons d'apprentissage ont été étiquetés à partir de jeux de données publics, de publications et d'interprétations visuelles. La méthode d'apprentissage supervisé OBIA-RF (Object-Oriented Random Forest) a ensuite été utilisée pour classifier les données agricoles et forestières et en extraire les caractéristiques d'occupation des sols. Enfin, la cartographie et l'analyse statistique ont été réalisées à l'aide de logiciels tels que QGIS et ArcGIS. Le potentiel écologique des sols a été évalué en combinant ces données avec des données météorologiques et pédologiques.

△ Organigramme de la classification de l'utilisation des terres orientée objet

△ Carte des types de sols du Bélarus (Karacsonyi, David. (2017). Le Bélarus en cartes.)

Résultats du projet

Figure 3. Évolution de la couverture forestière et des terres arables en Biélorussie, 2014-2023.

Figure 4. Graphique statistique des changements de la superficie forestière et des terres cultivées en Biélorussie, 2014-2023.

△ Figure 5. Graphique statistique des variations de la superficie forestière dans différentes régions du Bélarus de 2014 à 2023

△ Figure 6. Graphique statistique des variations de la superficie des terres cultivées dans différentes régions du Bélarus de 2014 à 2023

Globalement, la superficie des forêts et des terres arables en Biélorussie fluctue d'une année à l'autre, mais reste globalement stable, à l'exception d'une baisse significative de la superficie forestière dans l'oblast de Vitebsk en 2020 (figure 4). Le classement des superficies entre les régions est également resté globalement stable. Comme le montre la figure 5, la superficie des terres arables dans l'oblast de Vitebsk a augmenté significativement après 2021, ce qui suggère que le recul de la superficie forestière pourrait être dû à la conversion des terres agricoles. Il est à noter que la superficie forestière dans l'oblast de Minsk a également affiché une tendance à la baisse après 2022, tandis que la superficie des terres agricoles a connu une augmentation et un taux de croissance relativement rapide. Cela peut s'expliquer par le fait que l'oblast de Minsk est situé dans la région du centre administratif et possède un secteur agricole relativement développé, la promotion de l'agriculture à grande échelle ces dernières années ayant entraîné une expansion des terres agricoles.

De plus, Grodno présente les plus faibles superficies forestières et de terres arables, probablement en raison de températures plus basses que dans les autres États, de précipitations et d'un ruissellement plus importants, et d'une proportion significative de sols hypo-stagniques rétisoliques (stiltiques, cleyiques) (Figure 2). Ces sols, riches en argile, affectent généralement le drainage et l'aération, et entravent également la pénétration des racines. Conjuguée aux fortes précipitations, cette situation entraîne un engorgement superficiel, de courte durée ou périodique. La saturation temporaire après les pluies peut nuire à la croissance des plantes et à l'activité biologique du sol. Par conséquent, l'État présente de faibles superficies forestières et de terres arables, et est dominé par les communautés végétales et les écosystèmes de zones humides.

Outre les statistiques annuelles de superficie, cet outil permet également d'analyser les variations interannuelles et les zones de forte évolution. En plus de fournir des données macro-statistiques, il offre des informations détaillées sur les changements des types d'occupation des sols cibles, constituant ainsi des références objectives et efficaces pour l'élaboration et la mise en œuvre de politiques agricoles macro et régionales.