Module 2.1. Suivi des données sur les activités dans les forêts à l’aide de la télédétection Auteurs : Frédéric Achard, Commission européenne (CE) - Centre.

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1 Module 2.1. Suivi des données sur les activités dans les forêts à l’aide de la télédétection
Auteurs : Frédéric Achard, Commission européenne (CE) - Centre commun de recherche (CCR) Jukka Miettinen, CE - CCR Brice Mora, Université de Wageningen Yosio Shimabukuro, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais et CE - CCR Exemples nationaux : Brésil Inde République démocratique du Congo Source : GOFC-GOLD 2014, Bbox V1, mai 2015 Creative Commons License

2 Exemples nationaux Les diapositives suivantes illustrent les principaux points de trois approches nationales différentes en matière de surveillance du couvert forestier. Pour plus de détails, veuillez consulter le manuel de référence Sourcebook (GOFC-GOLD 2014), section 3.2. Les exemples nationaux mis en évidence dans cet exposé sont les suivants : Brésil : Programme de surveillance de la deforestation PRODES Inde : Inventaire forestier de l'Inde (Forest Survey of India, FSI) République démocratique du Congo (RDC) : échantillonnage systématique CCR-FAO Afin d'illustrer certaines approches retenues pour la mise en œuvre pratique de la surveillance du couvert forestier dans les pays tropicaux, trois exemples nationaux sont présentés dans les diapositives qui suivent. Ces exemples sont délibérément choisis pour présenter différents types d'approches en vue de mettre en évidence la variété des possibilités de mise en œuvre pratique de la surveillance du couvert forestier au niveau national. Trois approches de mises en œuvre au niveau national/régional sont présentées :  1) Le système de surveillance des forêts brésiliennes (PRODES), qui produit des estimations annuelles complètes du phénomène de déforestation en « Amazonie légale ». 2) L'évaluation nationale indienne semestrielle du couvert forestier, qui produit deux fois par an des cartes du couvert forestier et de la déforestation.   3) Un exemple de l'approche CCR-FAO de suivi basé sur l'échantillonnage de la déforestation au niveau régional dans le bassin du Congo en Afrique. Sources générales : Achard et al (2014) ; Eva et al ; Gouvernement brésilien, 2014.

3 1. Brésil : programme de surveillance PRODES
L'Institut national de recherches spatiales (INPE) brésilien évalue chaque année le couvert forestier sur l'ensemble de l'Amazonie brésilienne (environ 5 millions km2) grâce au programme de surveillance PRODES. La première évaluation a été effectuée en 1978 et des évaluations annuelles ont eu lieu depuis 1988. Des données satellitaires Landsat, DMC et CBERS (résolution de mètres) recueillies chaque année vers le mois d’août sont utilisées à cet effet. Le logiciel d'accès libre TerrAmazon de l'INPE est utilisé pour le prétraitement et l'assimilation des données de télédétection. La cartographie est réalisée par l'interprétation visuelle et la numérisation manuelle des zones déboisées (unité cartographique minimale : 6,25 hectares). Des résultats spatialement explicites sont publiés chaque année autour du mois de décembre et sont disponibles à l’adresse suivante : L'Amazonie brésilienne couvre une superficie d'environ 5 millions de kilomètres carrés, assez grande pour couvrir toute l'Europe occidentale. Près de 4 millions de kilomètres carrés de cette zone sont couverts de forêts. Les autorités brésiliennes ont décidé de produire des estimations périodiques de l'étendue et du taux de déforestation brute en Amazonie. Cette tâche n'aurait jamais pu être réalisée sans l'aide de la technologie spatiale. L'Institut national de recherches spatiales (INPE) brésilien produit des estimations annuelles de la déforestation en « Amazonie légale » grâce à un programme national de suivi annuel exhaustif dénommé PRODES. La première évaluation complète de l'INPE a été effectuée en 1978 à l’aide d’images Landsat MSS. Des évaluations annuelles ont lieu depuis Pour chaque évaluation, jusqu'à 220 images satellites Landsat sont recueillies autour du mois d'août et analysées. Les résultats de l'analyse des images satellites sont publiés chaque année. Des résultats spatialement explicites de l'analyse sont également disponibles pour le grand public au lien suivant. (Voir le site Dans le but d’atteindre le maximum de précision et de tirer profit du temps sec de l'été pour obtenir des images satellites sans nuages, l'interprétation est effectuée une fois par an aux environs du mois d'août, tandis que la publication d’estimations préliminaires (axées sur des zones critiques) est programmée pour le mois de décembre de la même année. Les résultats définitifs sont publiés au cours de l'année suivante. PRODES prévoit également la répartition spatiale des zones critiques (du point de vue de la déforestation) de l'Amazonie. À titre d'exemple, pour la période du 1er août 2007 au 1er août 2008, plus de 90 % des activités de déforestation étaient concentrées dans 87 des 214 images satellites analysées. PRODES utilise des images provenant des capteurs TM (cartographie thématique) installés dans les satellites Landsat, des capteurs des satellites DMC et des capteurs CCD (caméras CCD à haute résolution - dispositifs à transfert de charge) à partir des satellites CBERS, avec une résolution spatiale de 20 à 30 mètres. PRODES a estimé à environ 752 000 km2 le niveau de déforestation de l'Amazonie brésilienne au cours de l'année 2012, un total qui représente environ 19 % de l'étendue d'origine de cette forêt. Une nouvelle approche méthodologique basée sur le traitement numérique de l'image est actuellement en phase opérationnelle. Le logiciel d'accès libre TerrAmazon développé par l'INPE permet le prétraitement et l'assimilation de données de télédétection provenant de sources multiples pour surveiller le déboisement. Le système peut exécuter plusieurs tâches à la fois et permet à plusieurs utilisateurs de s’en servir simultanément. La cartographie effective de déboisement est réalisée par l'interprétation visuelle et la numérisation manuelle des zones déboisées avec une unité cartographique minimale de 6,25 hectares. PRODES compte environ 70 employés dont une grande partie s'occupe de l'analyse visuelle d'image. La base de données multitemporelle et géo-référencée produite comprend notamment une mosaïque de zones déboisées par États fédérés de la fédération brésilienne. Tous les résultats pour la période sont accessibles et peuvent être téléchargés à partir du site web de l'INPE : Notes : DMS = Disaster Monitoring Constellation CBERS = China-Brazil Earth Resources Satellite Sources : INPE 2008 Shimabukuro et al Gouvernement brésilien, 2014.

4 Brésil : cartographie annuelle de la déforestation réalisée grâce à PRODES
(env  km x 2 200 km) La diapositive est une illustration du système PRODES utilisé au Brésil pour réaliser une cartographie annuelle de la déforestation. La cartographie est basée sur une mosaïque de plusieurs centaines d'images Landsat et CBERS (à gauche). La cartographie de la déforestation est réalisée à l’aide de cette mosaïque ; une carte de déforestation couvrant l'ensemble de la région amazonienne est produite chaque année. L'image de droite illustre l'avancée de la déforestation entre 1997 et 2006. Dans la carte de la déforestation (à droite), les zones boisées apparaissent en vert, les zones non boisées en violet et la progression de la déforestation entre 1997 et 2006 en couleurs jaune-orange-rouge, de l'état de déforestation le plus ancien au plus récent. Les types de déforestation survenus entre 1997 et 2006 se superposent également sur la mosaïque Landsat. Depuis mai 2004, le Gouvernement brésilien exploite également le système DETER (Detecção de Desmatamento em Tempo Real) comme dispositif d’alerte en temps quasi-réel (tous les 15 jours) pour détecter les activités de déforestation sur une superficie de plus de 25 hectares. Le système utilise les données MODIS (résolution spatiale de 250 mètres) et les données WFI recueillies par CBERS-2 (résolution spatiale de 260 mètres) ainsi qu’une combinaison de modélisation de mélange spectral linéaire et d'analyse visuelle. Les résultats sont disponibles à l’adresse suivante : En plus de son système bien connu de surveillance de la déforestation (PRODES) et de son système d'alerte (DETER), le Brésil utilise depuis 2007 un nouveau système dénommé DEGRAD pour surveiller les changements du couvert forestier dans les forêts (dégradation des forêts), notamment les zones déboisées à la suite d'incendies. L'abattage sélectif fait l'objet d'un autre projet, dénommé DETEX. La nécessité de disposer d’un système tel que DEGRAD a été démontrée par des études confirmant que l'exploitation forestière endommage chaque année une superficie aussi grande que la zone affectée par la déforestation dans cette région (c.a.d. de 10 000 à 20 000 km2/an). Le système DEGRAD permet d'appuyer la gestion et le suivi des grandes zones de concession forestière de l'Amazonie brésilienne. Ce système est basé sur la détection des zones dégradées par le système d'alarme DETER. À l'instar de PRODES, DEGRAD utilise des données Landsat TM et CBERS avec une unité de cartographie minimale de 6,25 hectares. Les zones dégradées de l'Amazonie brésilienne ont fait l’objet d’estimations de 2007 à 2013 ( Vert : forêt Violet : zone non forestière Jaune-orange-rouge : déforestation à partir de Mosaïque Landsat de l'année 2006 et carte de la déforestation dans l'ensemble de l'Amazonie brésilienne pour la période 1997–2006. Source : INPE, projet PRODES.

5 2. Inde : Inventaire forestier de l'Inde (FSI)
La télédétection est utilisée depuis le début des années 80 dans le cadre de l'inventaire forestier biennal. Actuellement, un satellite IRS P6 d'une résolution de 23,5 mètre est utilisé et les données sont recueillies en octobre-décembre (pour permettre de discriminer les forêts décidues) ; l'unité de cartographie minimale est de 1 hectare. La classification non supervisée, suivie par l'affectation visuelle de catégories à l'écran, est utilisée pour produire les premiers résultats. Ensuite vient une vérification approfondie de six mois sur le terrain ; les corrections nécessaires (par exemple, la densité du couvert forestier) sont incorporées aux données. Pour terminer, une évaluation détaillée du degré de précision est réalisée à partir de parcelles de terrain et d'images d'une résolution de 6 mètres (près de 6 000 parcelles). Le cycle complet d'évaluation dure près de deux ans. En Inde, l’application de la technologie de télédétection par satellite pour évaluer le couvert forestier du pays tout entier a commencé au début des années 1980. L'Agence nationale de télédétection (NRSA) a réalisé la première carte forestière du pays en 1984 à une échelle de 1/1 million grâce à une interprétation visuelle des données Landsat recueillies au cours de deux périodes : et L'inventaire forestier de l'Inde (FSI) évalue depuis lors le couvert forestier du pays en cycles de deux ans. Au fil des ans, des améliorations ont été notées à la fois dans les données de télédétection et les techniques d'interprétation. L’ensemble du processus d’évaluation, de l’acquisition des données satellitaires à l’établissement de comptes rendus — y compris la rectification et l'interprétation des images, la vérification sur le terrain (l'interprétation de l'imagerie par satellite ou l'évaluation de la précision) et la validation des modifications par les services forestiers régionaux/de l'État – s’étend sur près de deux ans. Le tableau 3.2.1 du manuel Sourcebook (GOFC-GOLD 2014) présente dans le détail, les données, l'échelle d'interprétation et la méthodologie suivie pour réaliser la cartographie complète du couvert forestier sur une période de deux décennies en Inde. Dans le cadre de l'évaluation, les données du satellite indien IRS P6 (capteur LISS-III à 23,5 m de résolution) sont mises à contribution essentiellement au cours de la période d'octobre à décembre, qui est la période la plus appropriée pour permettre de discriminer les forêts décidues indiennes grâce à ces données satellitaires. L'imagerie par satellite présentant moins de 10 % de couverture nuageuse est sélectionnée pour les 313 sites couverts par le capteur LISS-III sur le territoire indien. Dans quelques cas (tels que le territoire de Lakshadweep où des données sans nuages n'étaient pas disponibles pour toutes les îles de l’archipel), la période de collecte de données a été prolongée jusqu'au mois de mars. Les données satellitaires sont traitées numériquement, y compris les corrections radiométriques et de contraste et la rectification géométrique (en utilisant des feuilles topographiques géoréférencées à une échelle de 1/50 000 de Survey of India). L'interprétation consiste en une approche hybride combinant une classification non supervisée en format raster et une interprétation visuelle des classes à l'écran. L'indice de végétation par différence normalisée (IVDN) est utilisé pour exclure les zones dénudées. Enfin, on fait disparaître les parcelles de moins de 1 hectare de tout type d'occupation du sol en les fondant dans le mode d'occupation du sol environnant. La première interprétation est alors suivie d'une vérification approfondie sur le terrain qui dure plus de six mois. Toutes les corrections nécessaires sont ensuite incorporées aux données. Les données de référence collectées par l'enquêteur au cours des campagnes menées sur le terrain sont utilisées pour classer les parcelles de couvert forestier en classes de densité. Les cartes du couvert forestier des districts et des États/territoires de l'Union sont produites. L'évaluation de la précision est un processus indépendant. Les points d’échantillonnage choisis au hasard sont vérifiés sur le terrain (données d'inventaire sur le terrain) ou grâce à des données satellitaires avec une résolution de 5,8 mètres et comparés aux résultats d'interprétation. Lors de la douzième évaluation, 5 729 points ont été répartis de manière aléatoire stratifiée sur tout le pays. Le niveau de précision globale de la cartographie du couvert forestier pour l'année 2006 (cinq catégories de forêts) a été estimé à 92 %.

6 Inde : carte du couvert forestier (1/2)
Carte du couvert forestier de l'Inde (2013) Légende Forêt très dense Forêt moyennement dense Forêt ouverte Broussailles Cette diapositive illustre les résultats de l'inventaire forestier de l'Inde. Les résultats définitifs des travaux de cartographie sont assortis d’une légende composée de cinq catégories, dont quatre s’appliquent aux zones forestières. La carte est réalisée à l'aide d'un satellite indien IRS-P6 et de deux capteurs : le LISS III avec une résolution de 23,5 mètres et l'AWiFS avec une résolution de 56 mètres. Source : FSI 2013. Source : site de l'Inventaire forestier de l'Inde (

7 Inde : carte du couvert forestier (2/2)
Une vue détaillée de la carte du couvert forestier de l'Inde Légende Forêt très dense Forêt moyennement dense Forêt ouverte Broussailles Zone non forestière La diapositive illustre de manière plus détaillée les résultats de l'inventaire forestier de l'Inde. Les résultats définitifs des travaux de cartographie sont assortis d’une légende composée de cinq catégories, dont quatre s'appliquent aux zones forestières. L'image du satellite IRS est présentée sur la gauche et le résultat de la classification à droite. On fait disparaître les parcelles de moins de 1 hectare de tout type d'occupation du sol en les fondant dans le mode d'occupation du sol environnant. Néanmoins, de petits détails et des petites parcelles de forêt cartographiées sont visibles dans l'exemple portant sur la classification des forêts (à droite). Source : Site de l'Inventaire forestier de l'Inde ( 7

8 3. République démocratique du Congo : échantillonnage systématique CCR-FAO
Application d’une méthode d'échantillonnage systématique de 267 sites d'échantillonnage (20×20 km2) répartis tous les 0,5°. Des données Landsat d'une résolution de 30 mètres pour les années 1990, et 2005 ont été obtenues pour tous les sites d'échantillonnage. Les images satellites ont été analysées grâce à une méthode basée sur l'objet (segmentation multidate) en utilisant la base de données des signatures de la couverture des terres et une validation visuelle ultérieure. Les résultats sont représentés par une matrice de changement pour chaque site d’échantillonnage et permettent le calcul des taux de déforestation à l'échelle nationale avec une précision statistique élevée (par ex., de 2000 à 2005, le taux annuel de déforestation s'établissait à 0,32 % ± 0,05 %). Une opération régionale s'est déroulée en Afrique centrale avec la participation d'institutions internationales et d'experts nationaux dans le cadre de l'Observatoire des forêts d'Afrique centrale. Une méthode d'échantillonnage systématique faisant appel à des images à moyenne résolution (Landsat) a été appliquée de manière opérationnelle à l'ensemble du bassin du fleuve Congo afin d'estimer avec précision la déforestation au niveau régional et, pour les grands pays, au niveau national pour la période L'enquête portait sur des sites d’échantillonage de 20 × 20 km2 répartis systématiquement tous les 0,5° sur l'ensemble du domaine forestier d'Afrique centrale, correspondant à un taux d'échantillonnage de 13,6 % de la superficie totale. Au total, 547 sites ont été retenus dans le bassin du Congo, dont 267 en RDC. Pour chaque site, des sous-ensembles ont été créés à partir d'images obtenues à la fois par Landsat TM et ETM + en 1990, 2000 et Les images satellites ont été analysées grâce à une méthode basée sur l'objet (segmentation multidate) en utilisant la base de données des signatures de la couverture des terres et une validation visuelle ultérieure. Les résultats sont représentés par une matrice de changement pour chaque site d'échantillonnage, décrivant quatre processus regroupés de changement d'occupation du sol : déforestation, reboisement, dégradation des forêts et régénération des forêts. Les échantillons pour lesquels un changement du couvert forestier est observé sont classés en 10 catégories de couverture des terres : 1) forêt dense, 2) forêt dégradée, 3) longue jachère et forêt secondaire, 4) mosaïque forestière/agricole, 5) agriculture et courte jachère, 6) sol nu et aire urbaine, 7) végétation non forestière, 8) mosaïque forêt-savane , 9) étendues d'eau et 10) absence de données. Sur l’ensemble de l'Afrique centrale, dont le couvert forestier s’étend sur 186 millions d'hectares, cette opération a permis d'estimer le taux de déforestation annuel brut à 0,26 ± 0,04 % pour la période En ce qui concerne la RDC, où se trouve un nombre important d'échantillons(267), le taux annuel de déforestation était estimé à 0,32 ± 0,05 %. Les taux de dégradation ont également été estimés (taux annuel brut : 0,14 ± 0,02 % pour l'ensemble du bassin). Sources : de Wasseige 2012. Ernst et al Potapov et al

9 Définition de forêts dégradées
Exemple de résultats d'interprétation pour un échantillon du Bassin du Congo Source : Sourcebook (GOFC-GOLD 2014), Encadré 3.2.2. Les forêts dégradées ont été définies selon les caractéristiques spectrales des images (tons plus légers des composantes des images couleurs par rapport aux forêts denses).

10 République démocratique du Congo : résultats de la déforestation
La diapositive présente les résultats de la déforestation basés sur un modèle d'échantillonnage systématique dans la partie centrale de l'Afrique. Chaque point représente un site d'échantillonnage où des activités de déforestation ont été détectées. La taille du point est corrélée à l'étendue de la déforestation. Il convient de noter que, même si ce type de modèle d'échantillonnage systématique ne peut pas être utilisé pour produire des cartes complètes du couvert forestier, il peut servir pour établir des statistiques de la déforestation aux niveaux national et régional (tant que le nombre de parcelles permet une estimation statistique significative). Source : Mayaux et al RDC Source : Mayaux et al

11 Modules recommandés comme éléments de suivi
Module 2.2. Suivi des données sur les activités concernant les forêts restant des forêts (y compris la dégradation des forêts). Module 2.8. Pour une présentation des progrès technologiques tels que les données radar. Modules 3. Pour en savoir plus sur l'évaluation des activités REDD + et l'établissement de rapports dans ce domaine.

12 Bibliographie Achard, F., Beuchle, R., Mayaux, P., Stibig, H.-J., Bodart, C., Brink, A., Carboni, S., Desclée. B., Donnay, F., Eva, H.D., Lupi, A., Raši, R., Seliger, R. and Simonetti, D., Determination of Tropical Deforestation Rates and Related Carbon Losses from 1990 to Global Change Biology 20 : de Wasseige, C., P. de Marcken, N. Bayol, F. Hiol, Ph. Mayaux, B. Desclée, R. Nasi, A. Billand, P. Defourny, and R. Eba’a Atyi, eds “Les forêts du bassin du Congo : État des Forêts 2010” Luxembourg: Office des publications de l’Union Européenne. Ernst, C., A. Verhegghen, P. Mayaux, M. Hansen, and P. Defourny “Cartographie du couvert forestier et des changements du couvert forestier en Afrique centrale” dans de Wasseige et al., eds., Les forêts du bassin du Congo : État des Forêts 2010, pages Eva, H., Carboni, S., Achard, F., Stach, N., Durieux, L., Faure, J-F. and Mollicone, D., “Monitoring Forest Areas from Continental to Territorial Levels Using a Sample of Medium Spatial Resolution Satellite Imagery.” ISPRS J. Photogram. Remote Sensing, 65: FSI (Forestry Survey of India) State of Forest Report Dehradun, India: Inventaire forestier de l'Inde (FSI)

13 GOFC-GOLD (Global Observation of Forest Cover and Land Dynamics). 2014
GOFC-GOLD (Global Observation of Forest Cover and Land Dynamics) A Sourcebook of Methods and Procedures for Monitoring and Reporting Anthropogenic Greenhouse Gas Emissions and Removals Associated with Deforestation, Gains and Losses of Carbon Stocks in Forests Remaining Forests, and Forestation. (Often GOFC-GOLD Sourcebook.) Pays-Bas : GOFC-GOLD Land Cover Project Office, Wageningen University. Gouvernement brésilien, Brazil’s Submission of a Forest Reference Emission Level for Deforestation in the Amazonia Biome for Results-based Payments for REDD+ under the UNFCCC. Brasília. INPE (Institut national de recherches spatiales) Monitoramento da cobertura florestal da Amazônia por satélites: Sistemas PRODES, DETER, DEGRAD e QUEIMADAS 2007–2008. Brasília. Mayaux, P., Pekel, J-F., Desclée, B., Donnay, F., Lupi, A., Achard, F., Clerici, M., Bodart, C., Brink, A., Nasi, R., and Belward, A., “State and Evolution of the African Rainforests between 1990 and 2010.” Philosophical Transactions of the Royal Society B 368 (1625): Potapov, P. V., S. A. Turubanova, M.C. Hansen, B. Adusei, M. Broich, A. Altstatt, L. Mane, C. O. Justice “Quantifying Forest Cover Loss in Democratic Republic of the Congo, 2000–2010, with Landsat ETM+ Data.” Remote Sensing of Environment 122:

14 Shimabukuro, Y. E., J. R. dos Santos, A. R. Formaggio, V. Duarte, B. F. T. Rudorff “The Brazilian Amazon Monitoring Program.” In Global Forest Monitoring from Earth Observation, edited by F. Achard and M. C. Hansen, 167–184. Boca Raton, FL: CRC Press.