J. W. Hempel; A. B. McBratney; N. J. McKenzie; A. E. Hartemink; R. McMillan; P. Lagacherie; D. Arrouays Vers une cartographie numérique des propriétés des sols du monde : Le programme GlobalSoilMap Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 7-14, 2013. @article{a_Hempel2013,A l’heure où il est reconnu que la connaissance et la protection des sols sont des piliers majeurs pour répondre à de grands enjeux planétaires (sécurité alimentaire, changement climatique, accaparement des terres, urbanisation et artificialisation, gestion de l’eau…), il paraît plus que jamais indispensable de se doter d’outils permettant de prendre en compte les propriétés des sols à l’échelle mondiale. Face à ces constats, les initiatives internationales se multiplient. L’une d’elle, le projet GlobalSoilmap, vise à produire, à terme, une base de données digitale harmonisée et mondiale de quelques propriétés des sols. Il a été lancé en 2006 à l’initiative du Groupe de Travail « Digital Soil Mapping » de l’Union Internationale de Science du Sol (IUSS). Il est porté par un consortium qui réunit des organismes leaders dans le domaine de la cartographie des sols. L’objectif du programme est de produire une base de données librement accessible de quelques propriétés des sols d’intérêt majeur, sous forme d’une grille raster au pas de 100 mètres, et ce, sur la totalité du Monde, surfaces artificialisées exclues. Il est prévu de délivrer ces propriétés sous la forme de valeurs moyennes assorties d’intervalles de confiance (ou fourchettes de valeurs les plus probables) de façon à rendre compte en même temps de l’incertitude associée. La prédiction de ces propriétés à des profondeurs standard est faite en utilisant la fonction « Spline » pour transformer des données recueillies par horizons ou par couches de profondeurs connues en un profil continu modélisant la distribution de la propriété en fonction de la profondeur. Une attention particulière est portée à l’estimation des incertitudes. Bien qu’aucun pays n’ait actuellement produit une couverture exhaustive de toutes les propriétés, un certain nombre de pays se sont lancés dans l’aventure, et disposent déjà, pour tout ou partie de leur territoire, de quelques produits conformes aux spécifications de GlobalSoilMap. Mots clés : Cartographie numérique des sols, base de données, propriétés des sols, monde. |
B. Laroche; A. Richer-de-Forges; N. Saby; G. Martelet; B. Tourlière; J. DeParis; F. Messner; J. Wetterlind; J. Moulin; D. Froger; D. Arrouays Potentiel de la spectrométrie gamma aéroportée pour la cartographie des sols et du régolithe : une mini-revue et des premiers exemples en régions Centre et Limousin Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 15-26, 2013. @article{b_Laroche2013,Cet article fait une première analyse du potentiel de la spectrométrie gamma aéroportée (SGA) pour la cartographie des sols et du régolithe. On présente tout d’abord le principe de cette méthode de mesure, sa couverture du territoire et une courte revue des applications qui ont été déjà réalisées en France et dans le monde en ce qui concerne la cartographie des sols et du régolithe. On présente ensuite trois essais méthodologiques qui ont été récemment menés en France, dans les régions Centre et Limousin. Ces applications montrent le caractère prometteur de l’utilisation de cette technique pour la cartographie numérique. La mise en oeuvre de ces données dans divers contextes géologiques, géomorphologiques ou d’occupation du sol mérite d’être plus amplement évaluée, comme outil d’aide à la cartographie des sols. Mots clés : Gamma-ray, radiométrie, cartographie des sols, pédogenèse, cartographie numérique, France. |
S. Lehmann; M. Eimberck; M. P. Martin; D. Arrouays Cartographie numérique d’une carte pédologique au 1/50 000 dans le Doubs, France Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 27-46, 2013. @article{c_Lehmann2013,Le développement récent des outils de segmentation d’image et de classification par des arbres de régression boostés offres de nouvelles perspectives pour la cartographie numériques prédictives des sols. L’accès à u nombre d’observations pédologiques via la base de données Donesol couplé à celui des données environnementales facilement accessibles (MNT et ses dérivées, cartes géologiques, carte d’occupation du sol) nous permet de produire une carte prédictive des sols avec une résolution de l’ordre du 1/50 000, validée par des observations ponctuelles. Sur le secteur de Vercel (Jura, France), la démarche originale présentée isi a permis de cartografier une zone dont ¼ seulement de la surface avait fait l’objet d’une cartographie avec méthodes classiques de prospection de terrain sur le terrain. 2348 observations ponctuelles réparties quant à elles sur la presque totalité du 1/50 000 de Vercel ont permis d’ajuster et valider le modèle. Nous avons mené deux approches parallèles en prenant comme données de calibration et de validation, d’une part, des données pédologiques ponctuelles qui font référence à des types de sols, et, d’autre part, des données pédologiques surfaciques qui font références à des unités cartographiques de sols (UCS) plus ou moins complexes. Les modèles ont été définis à partir d’un outils disponible sous R faisant appel à des arbres de régression multiples boostées, MART (Friedmann, 2002). Les cartes de prédiction obtenues ont été lissées avec un filtre majoritaire afin de produire une care avec des limites d’UCS bien définies. La précision globale des prédictions donne des résultats très satisfaisant au niveau des validations internes (entre 80 et 90 %) pour les deux approches. La validation externe, conduite seulement sur l’approche surfacique avec uniquement des données surfaciques, est comprises entre 40 et 50 % selon l’ajustement. Une carte des incertitudes est également produite avec l’approche surfacique et permet de déterminer les zones où le modèle s’affaiblit. Les données ponctuelles ont alors servi à affiner la faiblesse de la prédiction par une approche d’expertise. La classification produite avec l’approche surfacique montre en effet des UCS bien définies au niveau des zones d’apprentissage mais relativement bruitées au niveau des zones vierges. La classification obtenue avec l’approche ponctuelle produit un résultat très pixellisé avec un mélange de classes de sols assez complexe localement mais bénéficie d’une bonne précision globale de classification comme indiqué sur la carte des incertitudes. Enfin, l’expertise du pédologue a permis de synthétiser les 2 cartes ainsi produites afin d’obtenir in fine une carte choroplèthe des unités cartographiques des sols. Les limites des unités cartographiques ont été obtenues à partir de la carte issue des données surfaciques, et leur contenu est dérivé de la carte issue des données ponctuelles. Le gain de temps par rapport à une approche conventionnelle est estimé entre 70 et 80 jours pour 36000 ha. Mais l’approche numérique seule ne suffit pas. Il reste indispensable de s’approprier le terrain avant la modélisation et de valider ses prédictions par des nouvelles observations. Mots clés : Cartographie numérique des sols, cartographie prédictive des sols, arbre de régressions multiples boostés, analyse de modèle numérique de terrain multi-échelle, matrice de confusion. |
B. Lemercier; M. Lacoste; M. Loum; L. Berthier; A.L. Le Bris; C. Walter Apport de la cartographie numérique des sols pour prédire l’hydromorphie et l’extension des zones humides potentielles à l’échelle régionale Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 47-66, 2013. @article{d_Lemercier2013,Les outils de la Cartographie Numérique des Sols (CNS) permettent de prédire des propriétés pédologiques sur de vastes étendues à partir d’informations limitées sur les sols et de variables exhaustives traduisant les facteurs de formation des sols. L’objectif de cette étude était d’établir, à l’échelle de la région Bretagne, des cartes de prédiction de l’hydromorphie et des zones humides par apprentissage automatique, et de les valider avec des données indépendantes. La première étape a consisté à établir un modèle basé sur les relations sol-environnement physique pour prédire l’hydromorphie selon 4 classes. La méthode appliquée est une classification supervisée par arbre stochastique optimisée (algorithme AdaBoost-SAMME implémenté dans la boîte à outil ‘adabag’ du logiciel R). Le modèle a été calibré à partir de 1652 points où l’hydromorphie était connue et de 14 variables environnementales exhaustives sur la région, puis extrapolé à l’ensemble de la zone d’étude (27 360 km²). Dans une seconde étape, l’extension des zones humides potentielles a été dérivée de celle de l’hydromorphie par reclassement des valeurs prédites selon les critères pédologiques de l’arrêté du 1er octobre 2009 relatif à l’identification et à la délimitation des zones humides. Les prédictions ont été validées à partir d’informations pédologiques (données ponctuelles, cartes pédologiques précises numérisées et référentiel régional pédologique de Bretagne à 1/250 000) et d’inventaires de zones humides considérés comme fiables disponibles dans le Finistère. Les variables qui contribuent le plus au modèle de prédiction de l’hydromorphie sont l’occupation du sol, le matériau parental et la pluviométrie, suivies de la courbure verticale et de la dénivelée au cours d’eau. La précision interne du modèle est satisfaisante : le taux de prédictions correctes calculé à partir des données de calibration est de 77 %, l’indice de Kappa de 70 % et les 4 classes d’hydromorphie sont correctement prédites. La distribution spatiale des sols hydromorphes et des zones humides est très cohérente avec les connaissances préexistantes bien que l’hydromorphie et les zones humides semblent surestimées. Cette surestimation est confirmée par la validation des résultats du modèle par comparaison aux observations ponctuelles indépendantes (n =3 348) et aux cartes des sols précises : les taux de prédictions correctes sont de 55 et 36 % respectivement, et les sols non hydromorphes sont sous-estimés. Cette étude a permis d’établir une procédure complète de prédiction de l’hydromorphie et de l’extension spatiale des zones humides potentielles à l’échelle d’une région, à une résolution fine et assortie une incertitude. La procédure est répétable et adaptable, ce qui permet d’envisager d’améliorer les performances du modèle, voire de la transposer à d’autres secteurs qui disposeraient de suffisamment de données pédologiques et de variables prédictives exhaustives. Mots clés : Cartographie numérique des sols, classification supervisée par arbre stochastique optimisée, hydromorphie, zones humides, Bretagne. |
A. Maugnard; C.L. Bielders; L. Bock; G. Colinet; H. Cordonnier; A. Degre; P. Demarcin; A. Dewez; N. Feltz; X. Legrain; N. Pineux; A.I. Mokadem Cartographie du risque d’érosion hydrique à l’échelle parcellaire en soutien à la politique agricole wallonne (Belgique) Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 67-82, 2013. @article{e_Maugnard2013,L’érosion hydrique des sols pose le problème de la protection de la ressource « sol » mais également de la prévention des impacts environnementaux et sociétaux qui y sont associés tels que la dégradation de la qualité des eaux de surface, l’envasement des retenues d’eau et des bassins d’orage ou encore les inondations boueuses. Afin de cibler au mieux les mesures de lutte anti-érosives, il convient d’identifier les parcelles les plus à risque d’érosion. Mettant à profit la disponibilité d’importantes bases de données en matière de climat, sol, topographie, parcellaire et occupation du sol, une procédure automatisée de calcul de l’aléa érosion hydrique potentielle à l’échelle parcellaire, adaptée du modèle RUSLE, a été mise au point pour la Wallonie (Belgique). La carte de l’aléa érosion potentielle montre une sensibilité maximale à l’érosion hydrique en Ardenne et Haute-ardenne, en raison du relief accentué et d’une érosivité plus importante des pluies. Pour les principales zones agro-pédologiques de Wallonie, un suivi des principales cultures (céréales d’hiver, maïs, betterave, pomme de terre, colza, lin) a également été réalisé, permettant d’estimer le facteur cultural C des principales successions culturales et ainsi l’érosion effective. La prise en compte de l’occupation du sol fait cette fois ressortir un aléa maximal dans les Régions (sablo-)limoneuses et le Condroz, en raison des superficies importantes de grandes cultures industrielles. En Ardenne et Haute-Ardenne, l’aléa d’érosion effective est faible en raison d’une couverture végétale dominée par les prairies permanentes. Enfin, sur base de la carte numérique des sols de Wallonie, une classification de la vulnérabilité des sols à l’érosion a été établie à partir du volume de sol exploitable par les racines. La vulnérabilité des sols apparaît élevée sur une majorité du territoire wallon, à l’exception des Régions (sablo-)limoneuses et de la Région jurassique. Un indice d’érosion, calculé comme le rapport de l’érosion potentielle (aléa) sur l’érosion tolérable (vulnérabilité), permet de calculer le risque d’érosion hydrique et, par conséquent, de cibler au mieux les parcelles pour lesquelles l’érosion constitue une menace majeure pour leur valorisation durable. Une gestion appropriée de ces parcelles par un choix judicieux en termes d’occupation du sol (forêt, prairie, rotations culturales) et de pratiques culturales (p.ex., TCSL, inter-cultures) devrait permettre d’y réduire les risques de dégradation des sols par érosion hydrique. Mots clés : risque d’érosion hydrique, aléa d’érosion hydrique, érosion tolérable, SIG, cartographie du risque. |
P. Lagacherie; D. Arrouays; C. Walter Cartographie numérique des sols : principe, mise en œuvre et potentialités Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 83-98, 2013. @article{f_Lagacherie2013,La production de bases de données spatiales permettant d’appréhender les variations de nature et de propriétés des sols de l’échelle globale jusqu’aux échelles locales représente un préalable pour permettre une gestion raisonnée des territoires face aux grands enjeux actuels (sécurité alimentaire, gestion de la ressource en eau, maîtrise des rejets de CO2,…). Dans cette perspective, la cartographie numérique des sols (CNS) propose une démarche présentant des coûts de mise en œuvre acceptables pour pallier les fréquents manques en bases de données spatiales sur les sols constatés à l’échelle mondiale. Nous présentons dans ce papier une synthèse des avancées en CNS réalisées au cours de ces vingt dernières années. Nous exposons successivement ses principes généraux - résumés dans l’équation conceptuelle s = f(s,c,o,r,p,a,n) + E – ,les éléments importants de sa mise en œuvre – les fonctions de prédiction développées, les données spatiales sur les sols et les covariables de paysage utilisées, les méthodes d’estimation d’incertitude - , quelques résultats significatifs déjà obtenus et l’évocation des verrous et opportunités qui jalonnent son futur proche. L’analyse sur quelques exemples d’application de CNS montre que, dans certains contextes pédologiques, des propriétés de sol ou classe de sols sont estimées avec des précisions acceptables validant ainsi, a minima, des principes et pratiques sur lesquels se fonde la CNS. Cette analyse révèle par contre les limites actuelles de la CNS à prédire certaines propriétés de sol dans certains contextes pédologiques. Des travaux scientifiques sont en cours pour lever certaines de ces limites. Mots clés : Sols, cartographie, statistique, géostatistique, télédétection, Modèles Numériques de Terrain |
Revue Étude et Gestion des Sols – Volume 20, Numéro 1
Vers une cartographie numérique des propriétés des sols du monde : Le programme GlobalSoilMap Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 7-14, 2013. |
Potentiel de la spectrométrie gamma aéroportée pour la cartographie des sols et du régolithe : une mini-revue et des premiers exemples en régions Centre et Limousin Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 15-26, 2013. |
Cartographie numérique d’une carte pédologique au 1/50 000 dans le Doubs, France Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 27-46, 2013. |
Apport de la cartographie numérique des sols pour prédire l’hydromorphie et l’extension des zones humides potentielles à l’échelle régionale Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 47-66, 2013. |
Cartographie du risque d’érosion hydrique à l’échelle parcellaire en soutien à la politique agricole wallonne (Belgique) Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 67-82, 2013. |
Cartographie numérique des sols : principe, mise en œuvre et potentialités Article de journal Dans: Étude et Gestion des Sols, 20 (1), p. 83-98, 2013. |