Landscape analysis of human impacts on forest fragmentation in the Great Lakes region

Abstract

The Great Lakes watershed is a major geographic feature of North America, reflecting a diverse landscape ranging from the heavily forested north to the highly industrial and agrarian south. Quantitative aspects of the region's landscape have been extracted from a combination of land cover derived from satellite (Landsat multispectral scanner (MSS)) data and topographic map layers. Synoptic evaluations of a number of landscape metrics (forest contagion, U-index, riparian corridor extent, road density) indicate strong correlations between human activity (HA) and natural vegetation (NV) characterizations. Conventional or commonly used landscape metrics are scalar quantities; however, human activities are characterized by spatial regularity. For example, the small remnant forest patches in the southern portion of the watershed exhibit a spatial distribution that is associated with historic settlement patterns that led to widespread deforestation of the land and conversion to agriculture. It is shown through cellular automata simulations of deforestation that the observed values of scalar landscape metrics and their interrelationships can only be understood by taking into account the spatial pattern aspects associated with causal human drivers of the deforestation process.

Le bassin versant des Grands Lacs est un vaste ensemble géographique de l'Amérique du nord caractérisé par un paysage diversifié variant des zones forestières denses du nord aux zones industrialisées et agricoles au sud. Les aspects quantitatifs du paysage de la région ont été extraits de la combinaison des informations sur la couverture dérivées des données satellitaires (MSS (" multispectral scanner ") de Landsat) et des couches de la carte topographique. Des évaluations synoptiques d'un certain nombre de métriques du paysage incluant la contagion forestière, l'indice U, l'étendue du corridor riverain et la densité du réseau routier montrent des corrélations fortes entre les caractérisations de l'activité humaine (HA) et de la végétation naturelle (NV). Les métriques du paysage conventionnelles ou les plus couramment utilisées sont des valeurs scalaires, alors que les activités humaines sont caractérisées par une régularité spatiale. Par exemple, les petites talles de forêt résiduelle dans la portion sud du bassin versant montrent une répartition spatiale associée aux patrons historiques de peuplement qui ont entraîné la déforestation à grande échelle des terres et la conversion de l'utilisation de ces dernières au profit de l'agriculture. Il est montré par le biais de simulations cellulaires automates de la déforestation que les valeurs observées des métriques scalaires du paysage et leurs interrelations ne peuvent être appréhendées qu'en tenant compte des aspects des patrons spatiaux associés aux motivations anthropiques à l'origine du processus de déforestation.[Traduit par la Rédaction]