EVALUATION FINE DE LA DENSITE URBAINE EXEMPLE DE L AGGLOMERATION DE TOULOUSE

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1 MINISTERE de l ECOLOGIE, du DEVELOPPEMENT DURABLE, et de l ENERGIE EVALUATION FINE DE LA DENSITE URBAINE EXEMPLE DE L AGGLOMERATION DE TOULOUSE Jacques BOUFFIER Benoit MINGAM Dominique HEBRARD - Lucie CHADOURNE-FACON Pôle «Applications satellitaires et télécommunication» CETE SO/DALETT/SCGSI Journée Aménagement du Territoire et Imagerie Satellitaire Toulouse - CVRH - 09/07/2013

2 OBJECTIFS DE LA PRESENTATION I II III IMAGES SATELLITES ET TELEDETECTION LES BESOINS EN LIEN AVEC L IDENTIFICATION DU BATI EN MILIEU URBAIN L APPORT DE L IMAGERIE THRS EXEMPLE SUR TOULOUSE 2

3 I. IMAGES SATELLITES ET TELEDETECTION 3

4 CONTEXTE SPATIAL PLUS DE 170 SATELLITES D OBSERVATION DE LA TERRE Caractéristiques très différentes 4

5 PLEIADES 1A SPOT 5 LANDSAT 7 SENTINEL-2 MINISTERE de l ECOLOGIE, du DEVELOPPEMENT DURABLE, et de l ENERGIE

6 SOLEIL OPTIQUE RADAR Principe de l observation de la terre par satellite Extrait d image satellite ( Ici : RapidEye - 5m de résolution) 6

7 SPOT4 RÉSOLUTION 10 M CHAMP 60 KM Infrarouge Fausses Couleurs Zone de Limoges

8 SPOT5 RÉSOLUTION 2,5 M CHAMP 60 KM Vraies couleurs Toulouse

9 PLEIADES RÉSOLUTION 0.5 M CHAMP 20 KM Vraies Couleurs Toulouse

10 INTERET DE L IMAGERIE SATELLTAIRE Capacité de revisite élevée : quelques jours Résilience des systèmes, même en cas de crise sur le terrain Couverture large : une image = plusieurs centaines à milliers de km² Coûts potentiellement plus faibles que l imagerie aérienne pour certaines applications Possibilité d extraction automatique de l information Résolution spatiale permettant de nombreuses applications : quelques mètres à quelques dizaines de centimètres 10

11 DE NOMBREUSES APPLICATIONS POSSIBLES ENVIRONNEMENT Trames Vertes et Bleues Dépérissement des forêts. GESTION ET PREVENTION DES RISQUES Mouvements de terrain, Incendies Inondations LITTORAL Suivi du trait de côte Artificialisation du littoral. OCCUPATION DES SOLS Evolution de la densité urbaine Consommation des terres agricoles 11

12 LE PÔLE «APPLICATIONS SATELLITAIRES ET TELECOMMUNICATION» SERVICES INSTITU- TIONNELS POLE SATELLITAIRE Localisé au CETE SO APPUI TECHNIQUE ET PRESTATIONS BESOINS DES UTILISATEURS ACTEURS TECHNIQUES DANS LES APPLICATIONS SATELLITAIRES PARTENARIATS ET PROJETS INTÉGRER DE MANIÈRE PERTINENTE ET UTILE L UTILISATION D IMAGES SATELLITES DANS LES SERVICES INSTITUTIONNELS 12

13 II. DENSITE URBAINE - LE BESOIN DES UTILISATEURS 13

14 BESOINS EN LIEN AVEC LE CONTEXTE REGLEMENTAIRE DE L AMENAGEMENT DES TERRITOIRES LOI SRU* (2000), PLAN DE COHESION SOCIAL (2005) Lutte contre l étalement urbain Densification des cœurs de ville Reconquête des dents creuses et des friches SRU : Loi relative à la solidarité et au renouvellement urbains 14

15 BESOINS EN LIEN AVEC LE CONTEXTE REGLEMENTAIRE DE L AMENAGEMENT DES TERRITOIRES TAXE SUR LES SURFACES IMPERMEABILISEES (2011) par les collectivités locales compétentes en gestion des eaux pluviales urbaines Surface imperméabilisée : surface sur laquelle l action de l homme a altéré la capacité d infiltration ou de rétention naturelle de l eau en raison notamment de bâtis, recouvrements artificiels Evaluation a priori du potentiel de recettes fiscales 15

16 LES ATTENTES CONNAISSANCE SPATIALEMENT FINE DES TERRITOIRES URBAINS NOMENCLATURE LIMITEE POUR UN PREMIER NIVEAU DE BESOINS Densité : Bâti/Non Bâti Gestion des Eaux : Imperméabilisées/ Non imperméabilisées NOMENCLATURE FINE POUR UN SECOND NIVEAU DE BESOIN Trames Vertes et Bleues en milieu urbain MISE A JOUR REGULIERE 16

17 III. L ETUDE SUR TOULOUSE Etude

18 PRINCIPE GENERAL 1 INFORMATION RADIOMÉTRIQUE Image satellite INFORMATION LABELLISÉE Couche d Occupation des Sols 2 3 INDICATEURS UTILES A LA PLANIFICATION DES TERRITOIRES Densité urbaine 18

19 1 INTEGRATION D INFORMATIONS D APPRENTISSAGE Image satellite THRS (Quartier Saint Michel à Toulouse) 19

20 2 CLASSIFICATION AUTOMATIQUE Différents tests effectués Bâti Végétation Axes de communication Eau Image Rasteur de l occupation du sol obtenue par traitement semi automatique 20

21 3 EXTRACTION AUTOMATIQUE DU BATI Visualisation du bâti reconnu automatiquement Code couleur = Hauteur moyenne des bâtiments Fond : Image Satellite THRS 21

22 Densité Volumique Densité surfacique 3 Densité surfacique (en %) = Surface couverte par du bâti dans l îlot / Surface de l îlot Bâti issu des images satellites Densité Volumique (m 3 /m²) = Volume de bâti dans l îlot / Surface de l îlot 22

23 EXEMPLE DE RESULTATS SUR IMAGES A TRES HAUTE RESOLUTION SPATIALE IMAGE PLEIADES (Toulouse) 23

24 EXEMPLE DE RESULTATS SUR IMAGES A TRES HAUTE RESOLUTION SPATIALE Bâti Végétation Axes de communication Eau SORTIE DE CLASSIFICATION 24

25 RESULTAT DE LA CLASSIFICATION ZOOM Gauche Image Pléïades Droite Classification 25

26 ZONES PERIURBAINES Images Pléïades (Juin 2012) Superposition Classification et BD Topo Rouge : Contours du bâti de la BD Topo 26

27 DENSITE SURFACIQUE (en %)

28 DENSITE VOLUMIQUE (en m3/m²) 0 0,5 1,5 2 3, Echelle non linéaire 28

29 IV. LIMITES ET CONCLUSIONS Etude

30 LES LIMITES DE LA METHODE TRAITEMENTS AUTOMATIQUES SUR IMAGES SATELLITES (CLASSIFS ET SURSOL) Code couleur : Hauteur moyenne de chaque bâtiment (1 bâtiment = parfois plusieurs bâtiments, ce qui explique les différences de couleur avec la BD TOPO ) BD TOPO Sélection de tout les vecteurs en lien avec le bâti Code couleur : hauteur moyenne de chaque bâtiment Mêmes seuils de valeurs 30

31 COMPARAISON ENTRE CE QUI EST OBTENU PAR LES IMAGES SATELLITES ET LA BD TOPO Bâti dans la BD TOPO mais pas dans la classif Bâti dans la dans la classif mais pas dans la BD TOPO 31

32 Bâti dans la BD TOPO mais pas dans la classif Bâti dans la dans la classif mais pas dans la BD TOPO ERREUR SUR LE BÂTI DANS LA CLASSIF Bâti est couvert par de la végétation: reconnu comme de la végétation Bords de bâti ne sont pas net : mixels Confusions dans les zones à l ombre ERREUR SUR LE BÂTI DANS LA BD TOPO Certains bâtiments manquent 32

33 CONCLUSION INTERÊT : donnée Récente, mise à jour fréquente, grandes étendues, peu couteux METHODOLOGIES A AMELIORER ET A VALIDER ATTENTION A L ECHELLE D EXPLOITATION : LE PRODUIT N EST PAS A COMPARER A LA BD TOPO, UTILISATION STATISTIQUE DES RESULTATS POURSUITE DES TRAVAUX PREVUE POUR AMELIORATION DE LA QUALITE DE LA CLASSIFICATION ESTIMATION FINE DE LA QUALITE DES RESULTATS DEVELOPPEMENT DES LIENS AVEC L AMENAGEMENT DES TERRITOIRES (Coefficients d Occupation des Sols, potentiels de densification ) 33

34 INFORMATION PLUSIEURS PROGRAMMES D ACQUISITION D IMAGES PLEIADES EXISTENT GEOSUD, Recette Thématique Utilisateurs... DE NOMBREUSES IMAGES SONT DISPONIBLES GRATUITEMENT POUR LES UTILISATEURS à condition de les utiliser DE NOMBREUSES IMAGES PLEIADES PEUVENT ETRE ACQUISES SANS FRAIS POUR L UTILISATEUR à condition de les utiliser POUR PLUS DE RENSEIGNEMENT, CONTACTER LE PÔLE APPLICATIONS SATELLITAIRES OU IGN ESPACE (fiche de demande à remplir) 34

35 MERCI POUR VOTRE ATTENTION MINISTERE de l ECOLOGIE, du DEVELOPPEMENT DURABLE, et de l ENERGIE

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