Rencontre avec Anne Probst (billet 4)

Question 4 : Si les cartes constituaient déjà un patrimoine, cette base de données est en elle-même reconnu « œuvre collective du CNRS ». On peut ainsi considérer qu’il s’agit d’un patrimoine scientifique voire d’un patrimoine plus large et en devenir. Riche de cette expérience, selon vous quelle place doit tenir la « transmission » des connaissances mais aussi des données dans la recherche?

Anne Probst : Les cartes papier et leur scannage numérique ont été reconnues « œuvre collective du CNRS » dans le cadre du projet. C’était une condition essentielle pour que ce patrimoine puisse être utilisé. Cela a permis la réalisation de la base de données numérique en tant qu’œuvre collaborative par des chercheurs du CNRS, Université Toulouse (INPT, UPS), INRA, Université Nancy I, Université Aix-Marseille, AgroParistech-ENGREEF. Ces chercheurs ont cédé leurs droits patrimoniaux sur cette nouvelle œuvre numérique à leurs tutelles respectives permettant ainsi l’utilisation sans contrainte de ces données. Cela fait de cette œuvre un patrimoine scientifique qui peut être utilisée par différents utilisateurs des chercheurs, aux enseignants en passant par les organismes d’état, les collectivités territoriales, les bureaux d’étude….

carte de vegetationCarte de la végétation sur le bâtiment 4R1 du campus de Rangueil.

© CNRS (oeuvre collective)

Ces données numériques ont des applications importantes aujourd’hui et en auront dans le futur, comme le montre aujourd’hui les applications qui n’étaient pas prévisibles lors de l’élaboration des cartes comme le montre clairement aujourd’hui les enjeux autour des impacts de la pollution atmosphérique et des changements climatiques. La transmission des connaissances est fondamentale à la recherche pour ne pas perdre les acquis du savoir souvent obtenues avec beaucoup d’investissement et qui pourront être utilisées dans le futur dans des enjeux non perceptibles à ce jour. Il est cependant essentiel que les données soient renseignées de façon approfondies et des normes devraient être mise en place afin d’optimiser la transmission des savoirs et leur utilisation future. La numérisation permet une sauvegarde et une transmission plus souple en apparence mais elle nécessite une certaine rigueur comme une mise à jour régulière des formats, des sauvegardes, des descriptifs des actions menées pour acquérir ces données. Elles sont essentielles car on voit trop de travaux ou de données perdues ou impossibles à réutiliser, des investigations qui apparaissent « au goût du jour » mais qui pourtant avaient été déjà abordées auparavant et qui en raison de la non transmission de ces savoirs restent muettes.

En guise de conclusion, on peut citer P. Rey (2009) qui mentionnait à propos des cartes « que l’œuvre accomplie au 20e siècle […] puisse alimenter une banque de données patrimoniales, témoin d’une dynamique des paysages garante de tout espoir d’aménagement dans la durée ».

Pour en savoir plus :

GAUQUELIN T., DELPOUX M., DURRIEU G., FABRE A., FONTES J., GOUAUX P., LE CARO P. et O’DONOGHUE M.H. (2005)- « Histoire du Service de la carte de la végétation de la France1 », La revue pour l’histoire du CNRS [En ligne], 13, URL : http://histoire-cnrs.revues.org/1697

OZENDA, P. (1986). La cartographie écologique et ses applications. Numéro 7 de Écologie appliquée et sciences de l’environnement. Masson.

LEGUEDOIS S., PARTY J.P., DUPOUEY J.L., GAUQUELIN T., GEGOUT J.C., LECAREUX C., BADEAU V., PROBST A. (2011)- La carte de végétation du CNRS à l’ère du numérique. Cybergeo : European Journal of Geography (revue on line), Environnement, Nature, Paysage, document 559, URL : http://cybergeo.revues.org/24688 ; DOI : 10.4000/cybergeo.24688

REY P. (2009) « Histoire de la cartographie de la végétation en France », Bulletin du Comité Français de Cartographie. Le Monde des Cartes : http://www.lecfc.fr/new/articles/199-article-9.pdf, vol. 199, 105-115.

Rencontre avec Anne Probst (billet 3)

Question 3 : Pouvez nous éclairer sur les processus d’extraction des données à partir des cartes et de structuration de ces données? En quoi cette dernière (métadonnées) permet un partage avec la communauté scientifique mais aussi civile?

Anne Probst : Grâce au soutien financier de l’ADEME, le projet de numérisation a consisté à : (i) scanner et assembler les 64 Cartes au 1/200000ième éditées par le CNRS entre 1946 et 1991, numériser et assembler des cartons botaniques à 1/1 250 000 associés à chaque carte, synthétiser la légende, mettre à jour la couverture ; (ii) améliorer et valider la base de données numériques ainsi créée par croisement avec des bases de données floristiques existantes (EcoPlant, Sophy et relevés IFN) ; (iii) assurer une prospection pour développer et évaluer une méthodologie d’estimation des variables écologiques nécessaires au calcul des charges critiques azotées.

La base de données numérique de la végétation de la France est ainsi composée :

  • Un scan géo-référencé des séries de végétation de chaque carte au 1/200,000 qui est un « testament » de la végétation existant entre les années 1940–1990 selon les zones;
  • Six couverture secondaires géo-référencées et scannées qui correspondent aux différents “cartons” au 1/1 250000 insérés présents sur les cartes papier au 1/200000 (carton de sol, de couverture végétale, d’agriculture, de climat, de végétation potentielle locale) ainsi que 10 couvertures vectorisées qui regroupent les données extraites des encarts botaniques des cartes (principales espèces d’arbres secondaires, aire de distribution de quelques espèces méditerranéennes et le niveau de drainage dans les Landes);
  • Une base de données, vectorisée à partir des 64 cartons botaniques au 1/1 250 000 géo-référencés, de la végétation potentielle harmonisée à l’échelle nationale au 1/1,000,000 avec les données descriptives de végétation de chaque unité cartographique; Les 6 707 polygones numériques ainsi générés ont tout d’abord été renseignés avec leurs intitulés d’origine puis se sont vus attribuer un intitulé issu du 5e niveau de la typologie hiérarchique. Cette couverture a été vérifiée par comparaison avec d’autres cartes disponibles et l’hétérogénéité de la flore de chaque unité a été quantifiée ;
  • Une base de données décrivant 6 niveaux de typologie la végétation potentielle de la France qui peut être jointe à la couverture de la végétation potentielle décrite ci-dessus harmonisée au 5ième niveau (Unités Cartographiques de Végétation, UCV);
  • Une base de données avec les principales métadonnées de chaque feuille de papier au 1/200000 (auteurs, contributeurs, date d’édition, numéro, limites et intitulé des feuilles).

Le processus ayant conduit à établir la carte de végétation potentielle harmonisée à l’échelle nationale a été le suivant.

Chacune des 64 feuilles de la carte de végétation du CNRS a été scannée en 600 Points Par Pouce (ppp) à l’aide d’un scanner A0 à haute définition.

HP_A0_Plotter_7585Bexemple de scanner A0  « HP A0 Plotter 7585B » by Tam at the German language Wikipedia.

La carte sensu stricto et les 6 cartons ont ensuite été découpés, puis géo-référencés et assemblés en sept couvertures matricielles continues sur l’ensemble du territoire métropolitain. Le géo-référencement a été défini en Lambert II étendu à partir de la base de données Carthage (BD Carthage). Chacune des couvertures a été découpée en dalles de 100 x 100 km2 pour la carte et de 200 x 200 km2 pour les cartons. Les feuilles de la carte de végétation de la France ayant été publiées sur une période de 45 ans par une quinzaine d’auteurs-coordinateurs principaux, il existe une évolution dans la typologie utilisée. Notamment, pour les feuilles couvrant les zones montagneuses et méditerranéennes, on constate une augmentation du détail des légendes réalisées. Il était donc nécessaire d’homogénéiser les légendes en une typologie nationale qui puisse servir pour renseigner les données attributaires de la base de données à l’échelle nationale. La typologie initiale a été établie à partir de cartes de synthèse indiquant d’une part, les grands types de formation végétale potentielle, et d’autre part, les régions écologiques.

À partir de ce travail initial et des légendes des 64 feuilles de la carte de végétation au 1/200000, une nouvelle version hiérarchique nationale de la typologie a été réalisée. Une typologie simplifiée des séries de végétation a été faite pour quatre zones géographiques, puis elles ont été regroupées et synthétisées pour éliminer les redondances. La typologie a été établie. Cette dernière a ensuite été expertisée par des phytoécologues partenaires. Des informations complémentaires ont été apportées à la typologie hiérarchique pour mieux caractériser le niveau de l’Unité Cartographique de Végétation (UCV). La cohérence des couvertures Système d’Information Géographique (Sig) produites a été vérifiée en comparant ces cartes avec des cartes de végétation existantes au niveau français et européen. Enfin, l’hétérogénéité floristique entre UCV a été évaluée à l’aide d’un indicateur de diversité écologique (indice de Sorensen moyen).

Cette base de données a de nombreuses applications en termes de retombées scientifiques et vis-à-vis de la société civile.

D’un point de vue scientifique, à l’heure actuelle, grâce à sa forme vectorielle, elle peut être croisée à l’échelle nationale avec des cartes d’occupation des sols ou d’autres cartes existantes de variables abiotiques, comme la carte pédologique et permettre ainsi de mettre en relation type de végétation et type de sols par ex. Le croisement de la répartition cartographique entre une végétation et la nature géochimique des matériaux géologiques ou pédologiques permet de vérifier le préférendum d’une série ou d’une végétation secondaire pour un type de substrat, et d’en déduire si d’autres facteurs, comme l’altitude ou le climat par ex., expliquent sa répartition. Un croisement avec des cartes spatialisées météorologiques sont aussi possibles.

 Carte_géologique_du_Morvan.svg

Ex de carte géologique pouvant être comparé aux cartes de végétation grâce au georéférencement (by LeMorvandiau, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)

Comme autre exemple d’utilisation, on peut superposer en 3D un modèle d’altitude avec les données de la carte à l’échelle d’une région, permettant ainsi de déterminer les limites altitudinales supérieures et inférieures des étages de végétation sur cette région.

Enfin, certaines espèces sont supposées caractéristiques d’une région pédo-climatique (ex. l’olivier pour la région méditerranéenne), le croisement de la couverture de l’olivier avec la carte de végétation potentielle harmonisée permet de déterminer le degré de méditerranéicité des unités cartographiques du pourtour méditerranéen. On peut également établir ces indices de méditerranéicité ou de continentalité par ex. à l’échelle nationale en croisant les données de la carte de végétation potentielle avec les milliers de relevés floristiques d’autres bases comme celle de l’IFN ou la base EcoPlant (de J. C. Gégout). Ces données sont de précieux atouts pour évaluer les évolutions de la biodiversité végétale et sa répartition face aux enjeux des changements globaux.

Vis-à-vis de la pollution atmosphérique et de ses impacts, elle permettra d’identifier les zones à écosystèmes les plus sensibles au niveau national. La prédiction des évolutions dans le temps sous l’effet conjoint des dépôts d’azote par ex. et des changements climatiques, et le croisement avec les utilisations du sol actuels et prédits sont essentiels à la gestion durable des milieux. Les données des cartes de végétation peuvent servir de calage de modèles d’évolution des répartitions spatiales de la végétation sou l’effet des changements globaux.

D’un point de vue appliqué, elles fournissent des informations pour caractériser le contexte biogéographique et écologique général dans le cadre d’études naturalistes ou de projets d’aménagement du territoire (par exemple des pré-études pour des typologies de stations forestières, des études d’impacts environnementaux) utilisables par les DRAAF, les DAE, les CBN par ex. ou les bureaux d’études. La carte des séries de végétation peuvent constituer une aide à la reconnaissance des groupements végétaux dans des travaux de cartographie par télédétection ou pour des relevés de terrain. D’autre part, que ce soit au niveau de l’enseignement secondaire ou supérieur, ces différentes cartes numériques constituent un support pédagogique attrayant pour illustrer par exemple le concept d’étagement altitudinal ou les relations entre végétation et variables du sol ou du climat. Cela permet donc de créer de nouveaux supports pédagogiques pour illustrer le contrôle de la végétation par les caractéristiques environnementales.

Rencontre avec Anne Probst (billet 2)

Question 2 : Pouvez vous nous préciser brièvement l’objectif initial de votre projet de numérisation?

Anne Probst : Deux objectifs ont été visés dans le projet de numérisation:

– d’une part, assurer une sauvegarde « patrimoniale » numérique des cartes au 1/200000ème qui n’existaient qu’au format papier. Certaines cartes étaient aujourd’hui épuisées, et chaque déménagement des laboratoires de recherche successifs « héritiers et gardiens », réalisé au cours du temps engendrait des risques de pertes de ces documents sous format papier et des informations associées ; le risque de perte de cet ouvrage était donc important.

– d’autre part, pouvoir générer des données numériques spatialisées utilisables dans un objectif de recherche que l’on n’avait pas imaginé lors de l’édition des cartes !

Dans le cadre de la convention internationale de Genève sur la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance, les réductions des émissions de polluants sont négociées en prenant en considération les impacts générés par les dépôts de ces contaminants. L’approche retenue pour quantifier la sensibilité des écosystèmes est basée sur le concept de charge critique, c’est-à-dire le dépôt atmosphérique limite de contaminants à partir duquel des effets sur les écosystèmes sont détectables. Pour améliorer la détermination des charges critiques en azote eutrophisant (contaminant aujourd’hui objet de toutes les attentions) pour le territoire national, il est nécessaire de disposer d’une carte numérique de la France indiquant précisément la composition de la couverture végétale.

"DARK CLOUDS OF FACTORY SMOKE OBSCURE CLARK AVENUE BRIDGE - NARA - 550179" by Frank J. (Frank John) Aleksandrowicz, 1921-, Photographer (NARA record: 8452210) - U.S. National Archives and Records Administration. Licensed under Public Domain via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DARK_CLOUDS_OF_FACTORY_SMOKE_OBSCURE_CLARK_AVENUE_BRIDGE_-_NARA_-_550179.jpg#/media/File:DARK_CLOUDS_OF_FACTORY_SMOKE_OBSCURE_CLARK_AVENUE_BRIDGE_-_NARA_-_550179.jpgNuage noir – Clark avenue Bridge – Nara » ; Frank J. Aleksandrowicz

En effet, la végétation est un indicateur sensible aux changements de dépôts azotés. Ceux-ci génèrent une modification des caractéristiques biogéochimiques des sols (pH, cycle de l’azote), évolution des conditions trophiques entrainant à son tour un changement de la composition de la communauté végétale. Une base de données numérique précisant les unités de végétation présentes sur le territoire ainsi que leur composition floristique faisait défaut pour améliorer l’évaluation de ces impacts des pollutions atmosphériques sur les écosystèmes, et ainsi envisager un modélisation de la sensibilité des écosystèmes (« charges critiques ») à l’échelle nationale dans un contexte d’évaluation européenne.

Ainsi cette numérisation permettait : (i) d’intégrer l’effet des pollutions atmosphériques, notamment azotées, sur la biodiversité comme recommandé par les récents travaux de la convention de Genève ; (ii) d’améliorer la définition des unités écosystémiques sur lesquelles est basée la modélisation spatiale des charges critiques ; (iii) de mieux modéliser les dépôts de polluants atmosphériques et leurs excès.

Cette carte de la végétation, bien que relativement ancienne, est la seule source cartographique, couvrant le territoire métropolitain, et qui apporte des informations détaillées sur la phytocénose à des échelles pertinentes pour une représentation nationale. En effet, les autres sources cartographiques disponibles ne présentent que des informations sur la physionomie de la végétation via l’occupation du sol, ou uniquement les essences et les traitements forestiers, ou les peuplements forestiers de l’Inventaire Forestier National (IFN), ou une échelle trop large, ou encore uniquement des limites d’aires phytogéographiques.

Le projet de numérisation permettait donc la cartographie des unités de végétation présentes en France ainsi que la description de leur composition floristique, et d’en assurer une harmonisation de légende à l’échelle nationale.

Le programme 2015 s’annonce: rencontre avec Anne Probst!

Le programme de « Homme, tu m’étonnes! » version 2015 s’annonce. D’ici la journée du 24 Novembre (Muséum de Toulouse), nous vous proposons de le découvrir et de faire plus ample connaissance avec les intervenants.

Anne Probst, du laboratoire Ecolab* a joué le jeu de l’interview. Elle nous dévoile dans une série de 4 Billets/Questions les dessous de ses travaux et de sa prochaine intervention : « La carte de la végétation de la France : renouveau numérique d’un patrimoine scientifique »  »

 

Question 1 : Votre travail s’appuie sur des cartes de végétations pré-existantes. Pouvez-vous nous faire un bref historique de l’origine de ces cartes et de leur vocation originale?

Anne Probst : A la sortie de la Seconde Guerre mondiale le CNRS a décidé d’impulser la réalisation de la carte de la végétation de la France au 1/200 000 en créant en 1947 à Toulouse une entité dédiée « le Service de la Carte de la Végétation » (SCV). En effet, il n’existait pas encore d’ouvrage conséquent de géographie botanique en France qui permettrait une meilleure connaissance du milieu naturel et de ses possibilités d’utilisation et il apparaissait alors urgent de s’attacher à la sauvegarde et à l’aménagement des ressources naturelles renouvelables. Un recensement des milieux naturels tels que les forêts et un inventaire des ressources et de leur mise en valeur rationnelle, était donc nécessaire.

La carte de la végétation éditée au 1/200 000, -seule échelle qui permettait raisonnablement d’envisager une couverture de l’ensemble du territoire national-, permettait à la fois un inventaire cartographique et statistique du « tapis végétal » et une indication du « dynamisme » de la végétation en vue de sa valorisation.

La carte de végétation du CNRS repose sur le constat que « la végétation se distribue en ensembles cohérents, selon des séries de végétation ou des étages de végétations en montagne et dont la répartition géographique est déterminée par les conditions du milieu, le climat et la nature des sols ». Chaque série ou étage de végétation se décline en différents stades de végétation tels que les pelouses, landes, landes boisées, bois. A partir de leurs relevés cartographiques, les auteurs des cartes avaient pour mission d’extrapoler, pour représenter la végétation potentielle du territoire dont ils avaient la charge : les entités cartographiées étaient les séries dynamiques de la végétation, c’est-à-dire l’ensemble d’une « végétation potentielle » (groupements qui évoluent vers celle-ci, ceux qui en dérivent par dégradation, des cultures qui peuvent lui être substituées, des types de reboisement possible). Cette végétation potentielle constitue donc un état de référence écologique pour les phytogéographes réalisateurs de la carte de végétation du CNRS.

MNHT et UPS-tlse III(photo : Le Jardin botanique Henri Gaussen – La spirale ethnobotanique. copyright D. Descouens – Museum Toulouse)

Henri Gaussen (1891-1981) fut l’initiateur de la carte de la végétation dans les années 1940. Le jardin botanique Henri-Gaussen est aujourd’hui situé au centre de Toulouse, géré par l’Université Toulouse III – Paul-Sabatier, et fait toutefois partie du muséum d’histoire naturelle

Henri Gaussen a ainsi pris la direction de ce projet au sein du SCVS. Sous la houlette de Paul Rey, alors directeur technique, l’équipe a été dynamisée par le recrutement de nombreux techniciens et ingénieurs, docteurs pour la majorité, tous spécialistes de phytogéographie, et dont les activités étaient entièrement dédiées à l’élaboration des cartes, laissant de ce fait peu de place aux recherches plus fondamentales. Suite au départ à la retraite de Henri Gaussen, la direction du Service a été ensuite assurée par Paul Rey, assisté de Georges Dupias, sous-directeur, jusqu’à sa transformation en 1982 en un laboratoire plus axé vers la recherche, tout en ayant en charge d’achever la couverture cartographique totale de la France.

La plupart des feuilles (80%) ont été publiées sur une période de 20 ans entre les années 60 et 80. La dernière carte a été achevée en 1987. L’entreprise aura duré 40 ans et 64 feuilles auront été élaborées couvrant ainsi la France métropolitaine. Si 52 auteurs ont contribué aux cartes, 14 même auteurs ont été associés à toutes les cartes à l’exception de 4 d’entre elles, garantissant une harmonisation de la cartographie.

L’historique de ces cartes est très bien retranscrite dans les documents publiés par Gauquelin et al. (2005) et Rey (2009).

 

* Ecolab (UMR5245 CNRS-UPS-INPT)