Caractérisation et télédétection de l'érosion par ravinement au Grand-Duché de Luxembourg

Le ravinement est une forme sévère de l’érosion hydrique et est souvent associé à de nombreux dégâts, notamment la dégradation des sols et du paysage (pertes de sol ou dégâts aux cultures). Au Grand-Duché de Luxembourg, l'érosion hydrique varie significativement entre le nord du pays (région de l’Oesling) et le sud (Région du Gutland) où les pratiques agricoles intensives accentuent les risques d’érosion hydrique. De récentes inondations (2021) ont touché le territoire induisant des dégâts matériels considérables. Au vu de ces impacts, l’étude de l’érosion hydrique et plus spécifiquement du ravinement au Grand-Duché de Luxembourg semble essentielle afin d’assurer la caractérisation, le suivi et le contrôle du phénomène. Cette étude vise à caractériser 553 ravines digitalisées au Grand-Duché de Luxembourg et ce par le biais de la télédétection. À cette fin, des images nadirales ont été utilisées et une méthode d'analyse d'image orientée objet a été mise en œuvre pour prédire la présence de ravinement dans la zone d’étude. Dans un premier temps, la définition du seuil topographique a permis de mettre en évidence la présence d’une majorité de rigoles et non de ravines. Ensuite, l’utilisation du logiciel eCognition a permis de segmenter les images nadirales puis de classifier selon deux modèles Random Forest les objets obtenus en deux classes : ravine et non-ravine. Le 1er modèle de prédiction employé est alimenté par un ensemble de variables propres aux objets obtenus après segmentation. Le 2ème modèle est alimenté par des seuils spécifiques attribués aux variables, sur base d’une analyse statistique du jeu de calibration. Chaque modèle est appliqué aux parcelles nues et aux parcelles avec couvert végétal. Le score F1 du 1er modèle est de 0,011 pour les parcelles sans couvert végétal et de 0,0046 pour les parcelles nues. Pour le 2ème modèle, le score F1 est de 0,019 pour les parcelles nues et 0,007 pour les parcelles avec couvert végétal. Les valeurs très faibles des scores F1 indiquent une difficulté des modèles à prédire la présence des rigoles. L’étude démontre que les méthodes actuelles de télédétection ne permettent pas l’identification de formes d’érosion concentrées de petite taille comme les rigoles. Ceci est notamment due au fait que les rigoles ne possèdent pas de signature spectrale distinctive et présentent des similitudes morphologiques avec d’autres structures du paysage, tel que des sillons.