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Logiciels et outils des métiers de l’environnement

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Quels sont les outils concrets les plus demandés et utilisés ?

L’écologie regroupe de nombreux domaines : de la physique à la biologie, en passant par la chimie ou bien encore la géographie. Or, dans ces secteurs, les objets d’études se situent à très grande échelle ou au contraire au niveau microscopique. De plus, nous pouvons avoir affaire à un sujet unique, comme le climat, ou à d’innombrables éléments. 

Par conséquent, les professionnels de l’environnement se dirigent vers les ressources que les mathématiques mettent à disposition. En effet, par le biais de différents logiciels, ils peuvent analyser des données et simuler des systèmes complexes. Ainsi, la modélisation est très importante en ingénierie écologique.

Qu’est-ce que la modélisation ? Il s’agit d’une représentation graphique de différentes données. Vous présentez tout le cours sera difficile ici, mais voici un très bon exemple de modélisation réalisé par terraNIS et GreenCity, dans le cadre de la conception d’un observatoire de la végétation urbaine de Toulouse en 2019 :

Cliquez ici pour voir que toute la végétation de la ville a été modélisée en 3D, mais aussi en 2D juste ici (et voici le résumé expliquant ce projet basé sur les Solutions fondées sur la Nature – SfN). Déplacez la carte, zoomez, cochez les différentes cases à droite… bref jouez avec les modèles, vous allez voir que la modélisation est justement très pratique pour se figurer une situation, ses enjeux, ce qu’il est possible de faire, ect. C’est bien là son but !

Après cette belle entrée en matière, nous vous présentons donc quelques-uns de ces outils indispensables aux métiers de l’environnement (mais il y en a beaucoup d’autres). Pour la plupart, ils sont libres de droits, gratuits et mis à jour automatiquement.

Pl@ntNet, l’application d’identification des plantes

Grâce à vos photos de plantes, fleurs ou encore feuilles (votre smartphone suffit), l’application Pl@ntNet (à télécharger ici) vous aide à identifier et déterminer les espèces qui passent devant vos yeux.

Comme un grand projet collaboratif, PlantNet est une plateforme de sciences participatives sur la biodiversité végétale. Elle a été créée en 2009 grâce au soutien d’Agropolis Fondation (vous pouvez d’ailleurs faire un don directement sur leur site pour soutenir ce projet innovant et essentiel pour l’éducation !).

En plus d’exercer vos talents d’observateurs, cet outil peut vous servir pour vos différentes stratégies environnementales. Attention, c’est un système qui fonctionne par reconnaissance d’images, donc il vous faut prendre vos photos correctement, d’ailleurs PlantNet vous aide juste ici.

Alors allez essayer cet outil sans hésiter !
Voici une vidéo de la chaine Yves DUPRAZ qui vous explique son installation et son fonctionnement :

GéoPortail, regroupant toutes les cartes des espaces protégés

GéoPortail est un site internet public national comportant un grand nombre de cartes différentes. Et ce qui va nous intéresser plus particulièrement, c’est qu’il référence les cartes de tous les types d’espaces protégés (une 30aine environ) :

  • Réserves naturelles
  • Zone Natura 2000
  • Zones humides
  • Parc nationaux
  • Réserves biologiques
  • etc.

La vidéo suivante vous montre justement comment manipuler GéoPortail pour trouver tous ces types d’espaces protégés :

Les cartes sont accessibles facilement et gratuitement. L’outil est simple d’utilisation et vous pouvez même superposer les cartes les unes sur les autres par un système intelligent de calques.

Comment se servir de Géoportail :

La vidéo suivante montre les fonctionnalités de cet outil, notamment la possibilité de réaliser des annotations et des tracés directement sur les cartes :

Si nécessaire, voici une procédure écrite :

1. Dans la barre de recherche, rentrez le nom de votre commune.
2. En haut à droite de votre fenêtre, cliquez sur « CARTES EN COURS ». Cet onglet vous présente les couches de données qui sont affichées sur votre carte. Vérifiez que le « PLAN IGN » soit présent. Si ce n’est pas le cas, cliquez sur « + de données » et sélectionner de fond de carte dans l’onglet de gauche qui vient d’apparaître. Vous pouvez sélectionner toutes les autres couches de données que vous désirez.
3. Pour trouver les espaces protégés : Toujours dans l’onglet de gauche, rendez-vous dans la catégorie « DONNÉES THÉMATIQUES » et sélectionnez « Développement durable, énergie ». À présent, une liste de types de données s’est ouverte. Tout en bas de cette liste, vous trouverez les espaces protégés. Après avoir cliqué dessus, une multitude de couches se sont affichées. Ajoutez-en autant que vous le souhaitez et observez les zones qui s’affichent sur votre carte.
Alors, quels sont les types de zonages que vous observez chez vous ? En aviez-vous conscience ?

Par exemple, il peut être intéressant de superposer la carte des Parcs naturels régionaux avec celle des Arrêtés de protection de biotope pour s’apercevoir que les zones de protection ne correspondent pas forcément avec celles des parcs (et notamment que leur surface est plutôt faible).

Geoportail carte parc naturels regionaux
Carte indiquant l’emplacement des parcs naturels régionaux (en vert) en comparaison des Arrêtés de protection de biotope (en orange).

Pour résumer, vous avez à votre disposition un outil très intéressant pour penser vos stratégies de préservation, en plus de pouvoir enrichir vos connaissances.

D’ailleurs de nombreuses entreprises sur le marché du travail s’en servent, c’est pour cela que c’est un outil très enseigné dans nos formations.

OPEN, le site qui référence les sites d’observation de la biodiversité

Vous désirez trouver un observatoire proche de chez vous ? Parfait ! OPEN (Observatoires Participatifs des Espèces et de la Nature) est là pour vous aider.

Cet outil est plus qu’indispensable aux métiers observateurs de la biodiversité. Ils référencent en effet plus de 150 observatoires répartis sur toute la France, il y en a forcément un proche de chez vous !

De plus, l’utilisation de ce moteur de recherche est très simple : il vous suffit de choisir des critères (lieux, espèces, régions) pour obtenir des résultats pertinents, puis de cliquer sur l’observatoire qui vous intéresse pour atterrir sur son site.

Enfin, de nombreux types d’observatoires sont présentés : en montagne, en mer et littoraux, en ville… ou bien par observation d’espèces si vous voulez observer un animal en particulier : mammifères, poissons, reptiles, insectes…

Il y a même des programmes d’observation ouverts, qui ne demande plus que votre participation pour se développer davantage. Nos étudiants travaillent d’ailleurs sur ces différents programmes. Bref, il y a de quoi faire !

RStudio, le logiciel de statistique pour le suivi de population

Le logiciel R (à télécharger directement ici) est nommé d’après son langage de programmation. 

Lorsque l’on travaille dans le domaine de l’environnement, on collecte des données, beaucoup de données. On se tourne alors vers les outils de la Data Science, (ou science des données) qui s’appuie sur les bases de données, l’informatique et les mathématiques.

Ces logiciels sont des moyens puissants que l’ingénieur écologue utilise en vue d’un traitement statistique. En règle générale, il a recours à l’interface graphique appelée RStudio (à télécharger ici).

Et voici une vidéo de la chaine Chat Sceptique présentant les bases de ces 2 logiciels et comment les installer. Elle est très bien faite et très ludique :

Voici à quoi ressemble l’interface de Rstudio :

Rstudio panel

En haut à gauche se situe l’éditeur de code, en haut à droite, l’espace de travail, en bas à gauche la console et en bas à droite la visualisation qui peut aboutir à des représentations par des nuages de points, des lignes, des histogrammes, des diagrammes en barre, et plus encore.

Rstudio
Exemple de graphique : ici, il s’agit de la diminution au fil du temps de l’aire en km2 de la calotte glaciaire.

La gamme de graphiques s’avère très intéressante, les calculs sont rapides et de nombreux paquets existent pour traiter des sujets spécifiques.

Les ingénieurs écologues s’en servent donc pour réaliser des études d’impact sur l’environnement et des diagnostics. L’outil permet en effet de suivre des populations, compter les espèces marquées en vue d’un inventaire, etc.

En raison de son utilité, ce logiciel fait partie intégrante de nos formations notamment de notre Mastère Ingénierie Écologique option Gestion et Restauration des Écosystèmes dans le cadre l’Unité d’Enseignement présentant les outils, méthodes et les protocoles naturalistes.

Qgis, le logiciel de cartographie pour gérer des zones naturelles

Qgis (à télécharger ici), ou Quantum GIS, quant à lui, est un logiciel de cartographie complet de la fondation Open Source Geospatial que nous manipulons avec l’interface GRASS pour plus de convivialité. 

Il s’agit plus précisément d’un logiciel SIG, terme que l’on retrouve beaucoup dans les métiers de l’environnement. Il signifie Système d’Information Géographique et analyse des données, produit des cartes tout en amenant à l’abstraction et permettant l’archivage.

Ainsi l’écologue, après avoir collecté des données et éventuellement les avoir observées statistiquement avec R, peut finalement les cartographier. On peut voir un exemple ci-dessous issu de l’Agence française pour la biodiversité qui concerne les continuités écologiques par le calcul d’aires potentielles de dispersion des espèces en se basant sur la perméabilité des milieux.

Le site internet sigterritoires.fr vous propose de nombreux tutoriels pour prendre en main cet outil, et voici une vidéo de Maxime Viaud expliquant comment l’installer ainsi que les bases de son utilisation :

Qgis Grass
Exemple de carte présentant les zones herbacées et les zones forestières, sur un espace donné.

À partir de cela, on imagine donc toutes les possibilités qu’offre cet outil : réaliser du zonage, faire ressortir les lieux destinés à l’implantation de certaines espèces faunistiques et floristiques, mener des stratégies environnementales, mais aussi présenter ses résultats de recherche à ses collaborateurs, voire au grand public. 

De nombreux spécialistes de l’environnement ont besoin de cet instrument de travail : les techniciens pour proposer des aménagements, les ingénieurs écologues, les botanistes, les océanologues, etc.

C’est la raison pour laquelle nous enseignons sa maîtrise dès le Bachelor Éco-Manager et jusqu’à la fin du Mastère Ingénierie Écologique option Gestion et Restauration des Écosystèmes

Gama, logiciel de modélisation multiples (dont le L-Systems)

Le logiciel de modélisation Gama (à télécharger ici) signifie Gis & Agent-based Modeling Architecture, autrement dit “Architecture de modélisation basée sur les SIG (Systèmes d’Informations Géographiques) et les agents”.

Voici une vidéo vous expliquant comment l’installer (la vidéo est en anglais et vous pouvez activer les sous-titres en français). Puis elle présente ensuite le célèbre modèle « Proies / Prédateurs  » :

Expliquons ceci plus clairement. Il dispose de son propre langage, GAML, pour simuler des dynamiques complexes comme la pousse d’un arbre, le ruissellement de l’eau, le comportement de certains animaux, la pollution d’un milieu, etc.

Nous codons des paramètres et à partir de cela, des entités individuelles, appelées des agents, passifs ou actifs, entrent en interaction. En effectuant des changements, nous pouvons voir se dérouler différents scénarios.

Voici une utilisation du logiciel dans le cadre d’une étude d’interactions entre des proies et des prédateurs. Les agents sont l’herbe, les proies et les prédateurs, visibles sur la partie de droite, mais qui sont en réalité en mouvement. À gauche, nous pouvons modifier les données. 

Gama modelisation

Une autre utilisation intéressante de Gama concerne le L-Systems, avec un modèle déjà intégré de génération procédurale d’arbres, tout prêt à exécuter.

Ce logiciel offre de grandes opportunités aux chercheurs en biologie, en physique, en écologie ou bien encore en géographie de l’environnement. Il est donc important que vous puissiez vous l’approprier en formation de Mastère pour l’utiliser ensuite dans vos travaux professionnels. 

DroneDeploy, logiciel de modélisation photographique

Parlons ensuite du logiciel DroneDeploy (à télécharger ici). Comme son nom l’indique, il fonctionne avec un drone et avec un appareil mobile de type téléphone portable ou tablette. 

Le drone prend des photos et le logiciel modélise l’espace en 3D. Dans l’exemple ci-dessous, l’utilisateur a délimité la zone sur l’application avant de faire s’envoler le drone. Puis il voit en temps réel la zone être traitée par le logiciel via le drone. Il télécharge ensuite les données sur un ordinateur par le biais d’une carte SD. Elles peuvent ainsi être partagées et modifiées par d’autres utilisateurs.

À partir d’une ou plusieurs modélisations, on peut mesurer des distances, des aires et des volumes, mais aussi comparer les changements à travers le temps, ou, comme on le voit ici, surveiller la santé des plantes avec un visuel très éloquent.

Elle peut être couplée avec d’autres outils pour effectuer des analyses plus poussées.

DroneDeploy

Voici une série de vidéos (en anglais et il est possible d’activer les sous-titres en français) pour faire vos 1ers pas sur ce logiciel :

Tous les métiers de l’environnement et notamment ceux liés à la gestion de stratégies environnementales sont susceptibles d’avoir besoin de ce type de logiciel. Le botaniste ou encore l’ingénieur s’en servent pour investiguer et présenter leurs recherches, de même que tous les membres d’une équipe sont parfois appelés à consulter des suivis de projets et à participer.

C’est pourquoi nous intégrons une initiation à la maîtrise de cet outil dès la troisième année de bachelor. Vous approfondissez ensuite vos compétences en Mastère, surtout en Mastère Ingénierie Écologique option Gestion et Restauration des Écosystème.

Mesurim 2, logiciel de mesures

Passons du très grand au minuscule avec le logiciel Mesurim 2 (utilisable en ligne juste ici et sa présentation complète est ici). Il permet d’étudier le microscopique, notamment en biologie cellulaire. Dans le domaine de la biologie marine, on peut par exemple examiner les algues. Ces dernières sont en effet des bio-indicateurs, c’est-à-dire qu’elles nous renseignent sur l’état d’un écosystème.

Le fonctionnement demeure simple (chaque étape est expliquée à l’intérieur de chaque manipulation sous forme de mini tutoriel) : on numérise des images qu’on peut ensuite annoter, retoucher, coloriser, mesurer. On réalise également des schémas, on repère des positions, on compte des éléments, etc.

mesurim mesurim2 microscope

Sur la représentation ci-dessus, l’analyse se porte sur une lame de mue de triton. Après une définition de l’échelle, nous pouvons faire apparaître la largeur, la longueur et la surface, de tous les éléments souhaités, comme cela est visible sur la partie de gauche.

Vous trouverez de nombreux tutoriels sur Youtube pour apprendre à vous servir des fonctionnalités de cet outil et en voici quelques-unes :

Tutoriel sur les mesures, définir une échelle et autres manipulations.
Tutoriel sur le comptage d’un seul ou plusieurs objets.
Tutoriel pour comparer 2 images.

De notre côté, nous incluons l’introduction de ce logiciel en Bachelor, mais aussi en Mastère Gestion et Restauration des Écosystèmes ou Biomimétisme pour former de futurs experts, techniciens, ingénieurs et conseillers en écologie.

Des outils incontournables

Tous ces logiciels vous apparaîtront comme incontournables en tant qu’acteur du génie écologique puisque, grâce à eux, vous analyserez, modéliserez, concevrez et construirez des systèmes pour résoudre des problèmes et les présenter à autrui. 

Afin de préserver la biodiversité, nous devons nous appuyer sur toutes les innovations et les instruments à notre portée. Les outils numériques et informatiques en font partie et ils offrent des résultats exceptionnels à condition de savoir les utiliser et de poser les bonnes questions dès le début d’une recherche.

C’est ce que nous nous appliquons à vous enseigner pour qu’ensemble nous œuvrions au service de la nature.

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