le logiciel Chloe et les analyses par fenêtre glissante

auteur Hugues Boussard - INRA - SAD - BAGAP - Rennes

Chloe est un logiciel d’analyse spatiale de cartes (par exemple d'occupation du sol) avec une méthode de fenêtre glissante (cf figure1) et qui traduit le paysage du point de vue d'une espèce animale ou végétale.

figure 1 : principe de l'analyse par fenêtre glissante

Le logiciel fonctionne de la manière suivante.

Sur une carte au format raster, c'est à dire sur une grille, chaque pixel va être qualifié par le calcul d'une métrique en prenant en compte un environnement spatial plus ou moins grand représenté par une fenêtre. Par exemple l'analyse de cette carte avec la métrique de Diversité de Shannon (SHDI) est représentée figure 2.

figure 2 : analyse d'une carte avec la diversité de Shannon.

Le résultat de l'analyse est une carte raster du même format que la carte initiale, c'est-à-dire de la même taille. On y découvre la formation de zones très homogènes ou au contraire, de zones très hétérogènes qui peuvent avoir du sens pour certaines espèces (par exemple en terme de continuités écologiques). Plusieurs étapes doivent être conduites pour aboutir à ce type d'analyse, parmi les plus importantes, citons :

1. la rasterisation des données vectorielles : la rasterisation est une étape importante car elle conditionne déjà le rapport à l'espèce cible. Par exemple, il ne faut pas que le grain de rasterisation choisi (c'est-à-dire la taille de chaque pixel), soit trop grand car certain éléments du paysage qui sont important du point de vue de l'espèce pourraient ne plus apparaitre sur la carte finale, comme par exemple les haies qui peuvent servir de corridor ou les routes qui peuvent jouer le rôle de barrière. Mais il ne faut pas non plus que la taille du grain soit trop petite pour des raisons techniques comme la place mémoire ou le temps de calcul. Diviser la taille du grain par 2, c'est multiplier le temps de calcul par 4 !!!

figure 3 : 3 rasterisations à 3 grains différents (20m, 5m et 1m).

2. la taille de la fenêtre : elle représente/modélise l’étendue spatiale prise en compte par l’espèce cible, comme par exemple sa capacité de dispersion ou bien sa perception visuelle. Voici l’exemple (figure 4) de 3 cartes résultant de la même métrique (toujours la diversité de Shannon) à 3 tailles de fenêtres différentes respectivement 105m, 255m et 505m de côté. On voit que la perception du paysage change complètement en fonction de la taille de la fenêtre.

figure 4 : impact du choix de la taille des fenêtres.

3. le choix de la forme de la fenêtre d'analyse : elle a également son importance. Chloe propose 3 formes de fenêtres, carrée, circulaire ou bien fonctionnelle. Dans ce dernier cas, la forme est spatialement dynamique car elle va dépendre de l’endroit où se trouve le pixel central à caractériser et des préférences de l’espèce considérée pour les milieux qu’elle rencontre.

figure 5 : fenêtre "fonctionnelle", sa forme spatialement dynamique

dépend de l'endroit où elle est considérée et des préférences de l'espèce.

4. le choix des métriques : il est évidemment primordiale, une même carte va pouvoir être analysée via de nombreuses métriques qui représenteront des caractéristiques différentes pour le processus écologique considéré. Voici l’exemple de 3 indices (figure 6), respectivement la taille de la tache la plus grande, le nombre de taches ou bien la proportion de culture de maïs dans la fenêtre d’analyse.

Enfin sachez que ces cartes produites peuvent être combinées entre elles pour produire des informations spatiales complexes.

Le logiciel Chloe et sa documentation sont téléchargeables à cette adresse.

Pour plus d'information sur le logiciel Chloe, merci de contacter directement Hugues Boussard (hugues.boussard@inra.fr).