Optimiser la connectivité écologique avec des algorithmes : une innovation opérationnelle au service de la planification territoriale
Répondre aux enjeux de fragmentation écologique avec des outils d’optimisation rigoureux
Dans un contexte d’érosion rapide de la biodiversité, la restauration de la connectivité écologique constitue un levier essentiel pour maintenir les fonctions écologiques et les flux d’espèces. Elle est aujourd’hui au cœur des politiques publiques : Trames Vertes et Bleues (TVB), Plans climat-air-énergie, Stratégies régionales pour la biodiversité, ou encore financements liés au Fonds Vert ou à Life Biodiv.
Mais comment déterminer, de façon objectivée, quelles actions de restauration ou de protection sont les plus efficaces, compte tenu d’un budget restreint et d’un paysage souvent très fragmenté ?
Les travaux de François Hamonic, en collaboration avec Natural Solutions, proposent une réponse innovante à cette question à l’aide d’outils mathématiques performants. Ils reposent sur la formalisation du paysage comme un graphe écologique, et l’optimisation algorithmique de la connectivité via la programmation linéaire en nombres entiers mixtes (MILP).
Représenter le paysage comme un graphe : une base solide pour la planification écologique
La clé de cette approche repose sur une modélisation rigoureuse du territoire sous forme de graphe paysager (landscape graph). Dans cette structure mathématique :
Les nœuds (ou sommets) représentent des taches d’habitat (friches, forêts, haies, zones humides…),
Les arcs (ou liens) symbolisent la capacité des espèces à se déplacer d’un habitat à un autre, en fonction de la perméabilité du milieu, des distances et du type de déplacement étudié.
Cette représentation permet de quantifier la connectivité fonctionnelle d’un paysage pour un groupe d’espèces ou une cible écologique. Elle fournit également un cadre idéal pour l'application d’algorithmes d’optimisation, en identifiant les structures critiques (nœuds clés, corridors prioritaires) et les effets de coupure ou de renforcement.
La MILP : une approche algorithmique pour maximiser la connectivité à moindre coût
La programmation linéaire en nombres entiers mixtes (MILP) permet de résoudre le problème suivant :
Comment sélectionner, parmi un ensemble d’actions possibles (restaurations, protections, aménagements), celles qui maximisent la connectivité du graphe paysager, tout en respectant une enveloppe budgétaire définie ?
Concrètement, le modèle :
Décrit chaque action comme une variable binaire (prise ou non),
Intègre le coût de chaque intervention, les synergies spatiales et les contraintes du territoire,
Utilise un indicateur objectif de connectivité (par ex. la Probabilité de Connectivité, PC) comme fonction à maximiser.
Ce cadre algorithmique permet d’explorer des milliers de combinaisons possibles et d’identifier la solution optimale, tout en restant transparent, traçable et reproductible.
Apports stratégiques :
📈 Maximisation de l’efficacité écologique pour un même budget,
🔗 Identification des leviers de connectivité les plus puissants dans le graphe paysager,
🔍 Prise en compte des effets de synergie (deux actions ensemble peuvent valoir bien plus que la somme de leurs effets individuels),
🧭 Outil d’aide à la décision pour les acteurs du territoire, adaptable aux enjeux locaux et aux données disponibles.
Des résultats éprouvés sur le terrain
La méthode a été testée dans des territoires complexes, notamment dans la métropole marseillaise, démontrant sa capacité à identifier des plans d’action optimaux souvent plus performants que ceux obtenus par des approches heuristiques classiques (gloutonnes, par score ou par pondération simple).
Le recours au graphe paysager permet d’objectiver les choix, de cibler des zones à fort levier de connectivité, et d’explorer différents scénarios spatiaux selon les priorités du commanditaire (urgence climatique, espèces cibles, contraintes foncières...).
Une technologie intégrable aux outils de Natural Solutions
Natural Solutions conçoit et déploie des solutions numériques dédiées à la planification écologique et à la gestion territoriale. L’intégration de cette approche algorithmique dans nos outils permet :
La priorisation d’actions dans les TVB ou les PLUi,
L’évaluation des gains de connectivité dans les projets de renaturation urbaine ou rurale,
La mesure de l’efficacité des Solutions fondées sur la Nature (SfN),
Le suivi de la cohérence écologique dans le temps, à l’aide d’indicateurs spatialisés.
Vers une écologie computationnelle appliquée
Le recours aux graphes paysagers et à la MILP s’inscrit dans une transformation profonde des métiers de la biodiversité, où les approches qualitatives cèdent progressivement la place à des outils d’analyse quantitative. Cette évolution ne remplace pas l’expertise terrain, mais la complète en apportant une puissance de calcul, une capacité d’exploration de scénarios, et une objectivation des arbitrages.
Vous souhaitez intégrer cette approche dans vos projets ?
Natural Solutions accompagne les territoires, les agences publiques, les aménageurs et les consortiums de recherche dans l’intégration de l’intelligence algorithmique au service de la biodiversité.
📩 Contactez notre équipe pour co-construire une approche de planification écologique optimisée, fondée sur des graphes paysagers, des modèles transparents, et des solutions opérationnelles.