Modélisation de la dynamique spatio-temporelle d'un paysage viticole

SPATIO-TEMPORAL SIMULATION OF A VINEYARD LANDSCAPE

Abstract

Vineyard landscapes are issued from climate, agronomic and sociological factors. Since the post-war years, the wine-growing crisis, the changes in consumer's habits and the mechanizing have deeply affected landscape architecture and composition of vineyards in South of France. Analysis of factors determining landscape evolution through the retro-observation help us simulating the future landscape for planning purposes. We analyzed the introduction of mechanizing in a 1 km" vineyard though the digitalization of aerial and satellite images from 1954 to 2012. Mechanizing is detected in theses images with the change in vineyard planting from staggered to lines rows of vines. Other land uses, as semi-natural habitats, forests, orchards, other cultures and urban zones are classified in the images. A probabilistic model based on a markovian process and calibrated using a random Forest algorithm is developed on the basis of the data constituted. The model simulate landscape evolution at the decade and at field resolution. The model calibrated on this example will be used to test introduction of new innovations to adapt the vineyard to climate change, such as the introduction of irrigation or the grape planting of vineyards drought-resistants.

Keywords : spatially-explicit modelling, teledetection, land use, innovation

Résumé

Les paysages languedociens, à dominante viticole, sont les reflets d'événements pédoclimatiques, agronomiques et sociologiques sur le long terme. Depuis l'après-guerre, les nombreuses crises viticoles, les changements des habitudes de consommation des amateurs de vins et enfin l'arrivée de la mécanisation ont induit de profonds changements de l'architecture et de l'occupation du sol de cette région. L'analyse des déterminants de l'évolution de ces paysages, via la rétro-observation, nous permet de réaliser des modélisations prospectives des paysages futurs. Dans ce cadre, nous avons analysé l'introduction d'une innovation technique, en l’occurrence l'arrivée de la mécanisation et ses conséquences sur la conduite de la vigne dans un paysage agricole à partir d'une collection de photos aériennes datant de 1954 à 2001 et de photos satellites datant de 2003 à 2012, couvrant une superficie de 1 km'. L’arrivée de la mécanisation est appréhendée au travers du changement de mode de conduite des vignes qu’elle a induit, avec le passage du mode de conduite « gobelet » au mode de conduite « palissé », Chaque mode se traduit sur les photos et images par un espacement en quinconce et en ligne des pieds de vigne, respectivement. Les autres occupations du sol, telles que les bois, friches, vergers, autres cultures et bâti ont été également renseignées. La base de données ainsi constituée a servi de support pour réaliser un modèle probabiliste basé sur un processus de markov calibré sur un échantillon des données observées via un algorithme de random Forest. Ce modèle simule l'évolution des différentes occupations du sol à la décade et à la résolution parcellaire. Le modèle calibré sur cet exemple sera utilisé pour tester l'introduction de nouveaux changements possibles pour adapter le vignoble au changement climatique comme l’introduction de l'irrigation sur la zone, ou l’encépagement avec un nouveau porte-greffe et cépage résistant à la sécheresse.

Mots-clés : rétro-observation, télédétection, occupation du sol, innovation