Projet de cartographie nationale des milieux humides – Rapport méthodologique de la prélocalisation des milieux et des zones humides, de la cartographie des habitats et de l'évaluation des fonctions

Contexte et objectifs : face aux multiples enjeux associés à la gestion des milieux et zones humides, le besoin d'une carte nationale précise et exhaustive de ces écosystèmes est fréquemment exprimé. Dans ce contexte, les objectifs de cette étude sont de pré-localiser et caractériser les milieux et zones humides sur l'ensemble de la France métropolitaine afin de constituer un socle cartographique au 1 :10 000ème (c’est-à-dire avec une résolution spatiale de 5 m) à destination des parties prenantes de la gestion de ces milieux. L’approche mise en œuvre pour atteindre ces objectifs comprend trois volets : 1- la pré-localisation des milieux et zones humides sur toute la métropole ; 2- la cartographie des habitats semi-naturels et anthropiques des milieux humides sur 10 bassins versants tests ; 3- la production d’indicateurs fonctionnels dérivés d’images satellitaires sur les 10 bassins versants tests en concertation avec les collectivités locales. L’originalité de cette approche repose sur l’utilisation exclusive de données terrain et de télédétection ouvertes, le recours à l'intelligence artificielle et à l’expertise des auteurs de cette étude et acteurs territoriaux impliqués dans la gestion de ces écosystèmes. Volet 1 - Pré-localisation des milieux et zones humides sur toute la métropole : Ce volet opérationnel mobilise cinq variables environnementales caractérisant la topographie, le réseau hygrographique et le matériau parental (géologie). Des relevés terrain de sol et de flore ont été extraits de bases de données (BD) d'archives et combinés aux variables environnementales pour déterminer, par intelligence artificielle et expertise, la probabilité d’appartenance de pixels d’une résolution de 5 m aux milieux et zones humides ainsi que leur présence/absence avec un modèle random forest. La précision des cartes des milieux et zones humides a été quantifiée avec de données de terrain indépendantes, collectées en 2021 et 2022. La précision de la carte des milieux humides a ensuite été comparée à celle de 10 cartes existantes de milieux ou zones humides ayant une couverture mondiale, européenne ou nationale. La carte de probabilité d’appartenance met bien en évidence le gradient humide/non humide ainsi que le patron spatial fin des milieux et zones humides (PR- AUC de 0,79 et 0,67 respectivement). La carte de présence/absence des milieux humides est significativement plus précise (F1-score de 0,73) que les cartes existantes. Une analyse comparative de cette carte avec une carte d’occupation des sols de 2020 et une carte des aires protégées souligne qu'environ la moitié de la superficie des milieux humides est dégradée en raison de l'intensification de l'agriculture et de l'étalement urbain, 10 % seulement des milieux humides dégradés étant situés dans des aires protégées. Volet 2 - Cartographie des habitats semi-naturels et anthropiques des milieux humides sur 10 bassins versants tests : Ce volet de R&D mobilise les cinq variables environnementales utilisées dans le volet 1 qui ont été combinées à une variable de hauteur de végétation et à des variables spectrales, puis croisées avec des relevés terrain issus de BD d’archives pour cartographier les habitats selon la typologie EUNIS niveau 3 dans les 10 bassins versants tests avec un modèle random forest. La précision de la carte d'habitats a été quantifiée par validation croisée. Les résultats montrent : (1) une forte variabilité inter et intra habitats de la précision de modélisation ; (2) une diminution de la précision de la carte à mesure que le nombre d’habitats à modéliser augmente (R² = 0,51, p-value = 0,02) ; (3) un minimum d’une centaine de relevés terrain par habitat est requis pour atteindre une précision de modélisation correcte (F1-score > 0,75). La probabilité de présence de certains habitats est correctement prédite et spatialisée, ce qui permet d’en déduire des objectifs de conservation ainsi que les pressions associées pour évaluer, suivre, ou gérer les milieux et zones humides à l'échelle d’un territoire ou d'un site. Toutefois, la précision de la carte combinée des habitats (10m) est à ce jour insuffisante pour être utilisée mais sera améliorée suite à des travaux de R&D qui seront réalisés en 2023-2024. Volet 3 - La production d’indicateurs fonctionnels : Ce volet de R&D repose sur un indice de végétation (NDVI) calculé à partir de séries temporelles Sentinel-2 sur deux années successives. Trois indicateurs fonctionnels ont été dérivés de cet indice de végétation sur les 10 bassins versants tests afin de souligner la variabilité des fonctions des milieux humides prélocalisés dans le temps et l'espace : NDVI-I (ou « NDVI total »): productivité primaire ; RREL (ou « NDVI régularité »: saisonnalité des flux de carbone ; MMAX (ou « NDVI max ») : phénologie. Les résultats analysés sur quelques sites tests soulignent les effets de la météorologie et des modes de gestion sur la fonction écologique « support de l’habitat » et la fonction biogéochimique « séquestration du carbone ».