État hydrique des arbres en environnement urbain réel : mesures et compréhension à l’échelle de l’individu, modélisation à partir d’images satellitaires très haute résolution. Le cas de Dijon

Débutée en novembre 2022

Financement : contrat IRD Paris

Direction : Nadège Martiny et Christian Hartmann (Paris)

Soutenue le 18 décembre 2025

Résumé

Les arbres urbains jouent un rôle majeur dans l’atténuation des effets du changement climatique, en particulier face aux sécheresses et aux îlots de chaleur urbains. Pourtant, leur fonctionnement hydrique reste encore mal caractérisé en conditions urbaines réelles. Cette thèse vise à caractériser le statut hydrique des arbres en ville, à identifier les facteurs qui le contrôlent et à évaluer le potentiel de la télédétection à très haute résolution spatiale (THRS) pour sa modélisation à l’échelle individuelle et saisonnière. Les travaux ont été menés à Dijon sur trois essences largement plantées en Europe de l’ouest (Tilia sp., Acer sp. et Aesculus sp.) et reposent sur trois approches complémentaires : (1) un suivi dendrométrique de précision sur onze arbres instrumentés pendant plus d’un an, permettant de calculer deux indicateurs réactifs du statut hydrique, le Tree Water Deficit (TWD) et le Maximum Daily Shrinkage (MDS) ; (2) une campagne de mesures LIDAR terrestre sur six cent arbres pour estimer l’indice de surface foliaire (LAI), considéré comme un proxy intégratif du statut hydrique en fin de saison végétative ; (3) l’extraction d’indices de végétation (IV) à partir d’images satellitaires THRS afin d’évaluer leur pertinence pour restituer les variations des métriques mesurées. Les résultats montrent que le TWD est un indicateur robuste du déficit hydrique, tandis que le MDS reflète surtout l’activité physiologique journalière. Les conditions atmosphériques constituent des déterminants majeurs du statut hydrique : le déficit de pression de vapeur (VPD) en été et l’humidité relative au printemps influencent fortement les variations observées. L’imperméabilisation des sols accentue les contraintes : les arbres en fosses présentent des déficits hydriques plus élevés que ceux implantés en bandes arborées, eux-mêmes plus sujets au déficit hydrique que les arbres en parcs. Des contrastes interspécifiques marqués ont également été mis en évidence, Tilia × euchlora adoptant une stratégie anisohydrique (fortes fluctuations hydriques), tandis qu’Acer platanoides présente un comportement isohydrique plus stable. Le LAI s’est révélé sensible à l’imperméabilisation et à l’état phytosanitaire pour les différentes essences, confirmant son intérêt comme métrique intégrative. L’analyse des indices spectraux souligne le potentiel des IV pour approcher le statut hydrique, surtout en été. Deux groupes se distinguent : NDVI-NDRE-SIPI d’une part, EVI-MSAVI2 d’autre part, ces derniers intégrant un facteur de correction de l’effet du sol. Si les modèles explicatifs du TWD présentent des limites en termes de transférabilité interannuelle, certaines corrélations significatives confirment l’intérêt des IV pour capter le fonctionnement hydrique en contexte urbain. À l’échelle intégrative, un modèle de Machine Learning utilisant indices spectraux et variables biologiques, sanitaires et environnementales, explique 19,4 % de la variance spatiale du LAI, le NDVI ressortant légèrement plus performant que le MSAVI2. En résumé, le statut hydrique des arbres urbains est multifactoriel, contrôlé par l’interaction entre conditions atmosphériques, degré d’imperméabilisation et traits biologiques. La télédétection THRS a un fort potentiel pour restituer des indicateurs hydriques, à condition de l’associer à des approches multivariées et à l’intégration de variables complémentaires. Ces résultats ouvrent la voie à une télédétection urbaine fonctionnelle, capable d’éclairer la gestion des arbres et de renforcer leur résilience.

Mots clés

arbres urbains, statut hydrique, imperméabilisation, imagerie satellitaire très haute résolution, dendrométrie, indice de surface foliaire

Composition du jury

Thomas Corpetti, université de Rennes – rapporteur
Stéphane Herbette, Université Clermont Auvergne – rapporteur
Sophie Herpin, Institut Agro Rennes-Angers – examinatrice
Jean-François Léon, Université de Toulouse – examinateur
Anne Puissant, Université de Strasbourg – examinatrice
Nadège Martiny, Université Bourgogne Europe – directrice de thèse
Christian Hartmann, IRD – codirecteur de thèse
Thomas Bur, Société Urbasense – invité
Nicolas Marilleau, IRD – invité

extrait:

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État hydrique des arbres en environnement urbain réel : mesures et compréhension à l’échelle de l’individu, modélisation à partir d’images satellitaires très haute résolution. Le cas de Dijon

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novembre 2022

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Canovas

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État hydrique des arbres en environnement urbain réel : mesures et compréhension à l’échelle de l’individu, modélisation à partir d’images satellitaires très haute résolution. Le cas de Dijon

Débutée en novembre 2022

Financement : contrat IRD Paris

Direction : Nadège Martiny et Christian Hartmann (Paris)

Soutenue le 18 décembre 2025

 

Résumé

Les arbres urbains jouent un rôle majeur dans l’atténuation des effets du changement climatique, en particulier face aux sécheresses et aux îlots de chaleur urbains. Pourtant, leur fonctionnement hydrique reste encore mal caractérisé en conditions urbaines réelles. Cette thèse vise à caractériser le statut hydrique des arbres en ville, à identifier les facteurs qui le contrôlent et à évaluer le potentiel de la télédétection à très haute résolution spatiale (THRS) pour sa modélisation à l’échelle individuelle et saisonnière. Les travaux ont été menés à Dijon sur trois essences largement plantées en Europe de l’ouest (Tilia sp., Acer sp. et Aesculus sp.) et reposent sur trois approches complémentaires : (1) un suivi dendrométrique de précision sur onze arbres instrumentés pendant plus d’un an, permettant de calculer deux indicateurs réactifs du statut hydrique, le Tree Water Deficit (TWD) et le Maximum Daily Shrinkage (MDS) ; (2) une campagne de mesures LIDAR terrestre sur six cent arbres pour estimer l’indice de surface foliaire (LAI), considéré comme un proxy intégratif du statut hydrique en fin de saison végétative ; (3) l’extraction d’indices de végétation (IV) à partir d’images satellitaires THRS afin d’évaluer leur pertinence pour restituer les variations des métriques mesurées. Les résultats montrent que le TWD est un indicateur robuste du déficit hydrique, tandis que le MDS reflète surtout l’activité physiologique journalière. Les conditions atmosphériques constituent des déterminants majeurs du statut hydrique : le déficit de pression de vapeur (VPD) en été et l’humidité relative au printemps influencent fortement les variations observées. L’imperméabilisation des sols accentue les contraintes : les arbres en fosses présentent des déficits hydriques plus élevés que ceux implantés en bandes arborées, eux-mêmes plus sujets au déficit hydrique que les arbres en parcs. Des contrastes interspécifiques marqués ont également été mis en évidence, Tilia × euchlora adoptant une stratégie anisohydrique (fortes fluctuations hydriques), tandis qu’Acer platanoides présente un comportement isohydrique plus stable. Le LAI s’est révélé sensible à l’imperméabilisation et à l’état phytosanitaire pour les différentes essences, confirmant son intérêt comme métrique intégrative. L’analyse des indices spectraux souligne le potentiel des IV pour approcher le statut hydrique, surtout en été. Deux groupes se distinguent : NDVI-NDRE-SIPI d’une part, EVI-MSAVI2 d’autre part, ces derniers intégrant un facteur de correction de l’effet du sol. Si les modèles explicatifs du TWD présentent des limites en termes de transférabilité interannuelle, certaines corrélations significatives confirment l’intérêt des IV pour capter le fonctionnement hydrique en contexte urbain. À l’échelle intégrative, un modèle de Machine Learning utilisant indices spectraux et variables biologiques, sanitaires et environnementales, explique 19,4 % de la variance spatiale du LAI, le NDVI ressortant légèrement plus performant que le MSAVI2. En résumé, le statut hydrique des arbres urbains est multifactoriel, contrôlé par l’interaction entre conditions atmosphériques, degré d’imperméabilisation et traits biologiques. La télédétection THRS a un fort potentiel pour restituer des indicateurs hydriques, à condition de l’associer à des approches multivariées et à l’intégration de variables complémentaires. Ces résultats ouvrent la voie à une télédétection urbaine fonctionnelle, capable d’éclairer la gestion des arbres et de renforcer leur résilience.

 

Mots clés

arbres urbains, statut hydrique, imperméabilisation, imagerie satellitaire très haute résolution, dendrométrie, indice de surface foliaire

 

Composition du jury

Thomas Corpetti, université de Rennes - rapporteur
Stéphane Herbette, Université Clermont Auvergne - rapporteur
Sophie Herpin, Institut Agro Rennes-Angers - examinatrice
Jean-François Léon, Université de Toulouse - examinateur
Anne Puissant, Université de Strasbourg - examinatrice
Nadège Martiny, Université Bourgogne Europe - directrice de thèse
Christian Hartmann, IRD - codirecteur de thèse
Thomas Bur, Société Urbasense - invité
Nicolas Marilleau, IRD - invité

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18 décembre 2025

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20251218