Intégration des données de télédétection pour suivis temporels et détection des changements : Artificialisation des sols - Prévention et suivi des catastrophes naturelles - Ecosystèmes et paysages -Climat urbain ...

Cartographie automatisée -Suivi temporel - Analyse des changements


L'imagerie satellite et l'expertise terrain au service de l'observation des écosystèmes et de l'aménagement local

"Les images satellites produites dans le cadre du projet public Equipex-GEOSUD, conjuguées aux technologies de l'intelligence artificielle, et à la connaissance du terrain sont une opportunité de mieux comprendre les processus en jeu dans l'évolution de l'environnement, et de fournir une aide à la décision pour l'ensemble des acteurs concernés. Je trouve cela passionnant et prometteur pour convaincre et prendre les bonnes décisions".
Catherine CALME, Présidente de SYNAPSE

Le traitement des images à des périodes régulières permet d'identifier les changements et de les analyser.

L'exploitation des données de réflectance (Ici Sentinel-2) couplée éventuellement aux signaux radar (Sentinel-1) permet de suivre l'évolution de l'occupation du sol non plus à partir d'interprétations et de retranscriptions manuelles d'observation de terrain, mais à partir de données physiques produites à des fréquences régulières.

Intégrer les données de télédétection : quelles applications dans le domaine de l'aménagement local

Les applications dans le domaine de l'aménagement local sont nombreuses :

  • Suivi de l'artificialisation des sols
  • Identification des îlots de chaleur urbaine
  • Etalement urbain
  • Avancement des projets de modification, reconstruction
  • Végétalisation urbaine
  • etc...

LES ETAPES DE LA PRODUCTION POUR L'AMENAGEMENT LOCAL : Artificialisation des sols, îlots de chaleur urbains, espaces agricoles péri-urbains, espaces forestiers etc...

Etape 1

A partir de l’exploitation de nombreuses données issues des capteurs (optiques et radar) nous constituons une base de données géolocalisée des caractéristiques du territoire (T0), associant pour chaque pixel, une valeur correspondant à un type d’occupation du sol, selon une typologie adaptée aux besoins de la collectivité pour les thématiques à analyser.

Etape 2

Selon la thématique retenue, les conditions de livraison des versions réactualisées de la cartographie sont établies. Cette fréquence de réactualisation peut être systématique, ou ponctuelle, pour suivre un évènement particulier comme une inondation par exemple.

Etape 3

Les versions actualisées donnent lieu à des comparaisons avec l’état T0. Les changements détectés selon la thématique suivie sont analysés îlots de chaleur urbaine, étalement urbain, artificialisation des sols, espaces agricoles etc...

Utiliser les données de télédétection comme un outil d'aide à la décision dans le domaine de la transition écologique.

Artificialisation des sols, îlots de chaleur urbains, préservation des espaces agricoles péri-urbains, l'exploitation des données de télédétection permet de suivre l'évolution des processus, et viendra efficacement compléter les bases de données des collectivités pour l'aménagement local dans le domaine de la transition écologique.

LES ETAPES DE LA PRODUCTION POUR LA CARTOGRAPHIE D'HABITATS NATURELS

ETAPE 1 : Constitution d’une base d’échantillons permettant de modéliser le dispositif de cartographie automatique:

Ces échantillons sont constitués de zonages qualifiés selon la typologie souhaitée par le gestionnaire.

Exemple : si le gestionnaire souhaite suivre les pelouses calcaires, il est nécessaire de collecter un jeu d’échantillons suffisamment important pour « apprendre » à la « machine » à identifier les pelouses calcaires que l’on souhaite suivre. Ces échantillons sont issus de relevés de terrain géolocalisés.

Cet échantillonnage est réalisé soit par le gestionnaire, soit par SYNAPSE, soit par les deux.

ETAPE 2 : Modélisation du "classifieur"

A partir de la base d’échantillons issue de relevés de terrain, un modèle de classification conforme aux souhaits du gestionnaire va être implémenté avec la mobilisation d’algorithmes d’apprentissage automatique.

Dans le cas présent : pelouses calcaires/autres occupations du sol

ETAPE 3 : Production de la cartographie

Traitement des images satellites (optiques et radar) sur l’ensemble du site avec le classifieur.
Élaboration d'une chaîne de traitements pour la production des cartes 

Mise en place de la fréquence des actualisations.

Mise en place du format des remontés d’alerte

Mise en place du format des analyses des changements détectés.

Réalisation des échantillonnages sur le terrain : tablette et base de données géographique

Afin de rationnaliser les relevés terrains pour générer les échantillons, nous utilisons un outil de terrain constitué par une tablette sous Windows 10 avec la cartographie et les référentiels embarqués, et une application permettant une saisie guidée des taxons ou des paysages à relever.