BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE

Transcription

1 BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE <***** ^ ÔS> a*> Ile de la Réunion Cartographie par télédétection de l'habitat et des surfaces bâties J.F. Desprats Ph. Dutartre novembre 1995 Rapport du BRGM R numéro de référence BRGM P BRGM SERVICE GEOLOGIQUE NATIONAL Département Utilisation et Protection de l'espace Géologique B.P Orléans Cedex 2 - France - Tél. : (33)

2 mots clés : TELEDETECTION, SIG, SPOT, CLASSIFICATION, CARTOGRAPHIE, HABITAT PEU DENSE, ZONE AGRICOLE. BRGM, 1995, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM.

3 RESUME L'interprétation d'une image satellitaire SPOT sur l'île de la Réunion a permis de cartographier les surfaces bâties et l'habitat sur l'ouest de l'île, de Ste Marie à Petite Ile. Le résultat de cette approche monodate, restitué à l'échelle du 1/ est une actualisation au 6 juillet 1995, date de l'acquisition de la scène. Présenté sous forme numérique, ce résultat est integrable dans un Système d'information Géographique, où il peut être comparé à des situations antérieures. La comparaison bidate des cartographies des surfaces bâties entre 1989 et 1995 permet d'apprécier l'expansion de l'habitat. Restituable à des échelles allant du 1/ au 1/50 000, ce type d'interprétation est ici validé par des photographies aériennes acquises par la société AGORAH en juillet 95. Rapport BRGM R

4 SOMMAIRE INTRODUCTION 3 1. ZONE D'ETUDE 4 2. MISE EN FORME DES DONNEES 5 3. TRAITEMENT DE L'IMAGE Classification Interprétation visuelle 7 4. TESTBIDATE 9 5. CONCLUSION 13 LISTE DES FIGURES Figure 1 : Zone d'étude (cartes IGN) Figure 2 : SPOT 95 sur l'ensemble de l'île Figure 3 : Surfaces urbanisées Figure 4 : Figure 5 : SPOT 89 - Les Hauts de St Paul SPOT 95 - Les Hauts de St Paul Figure 6 : Urbanisation dans la zone de St Paul entre 89 et 95 Rapport BRGM R

5 INTRODUCTION La gestion de l'occupation et de l'utilisation des sols de l'île de la Réunion passe par un certain nombre d'actions de suivi. Celui de l'urbanisation et des surfaces bâties constitue un élément déterminant pour assurer des objectifs essentiels comme : la protection des paysages, le contrôle de l'extension de l'habitat, la résolution des problèmes de voirie et d'habitat... Mener à bien ces objectifs de planification implique une constante présence et attention sur le terrain. En revanche, les tâches de surveillance et de contrôle ne peuvent se satisfaire que de seules actions entreprises au sol : leur cumul entraînerait des travaux de très grande ampleur, donc très coûteux, mais aussi très difficiles à mettre en oeuvre pour être réalisés dans des laps de temps compatibles avec les impératifs de mise à jour de l'information. L'utilisation des images acquises par les satellites peut apporter des réponses efficaces en matière d'observation de suivi et de gestion des territoires : elles permettent une analyse globale et objective, à des échelles comprises entre le 1/ et le 1/50 000, de l'occupation et de l'utilisation du sol. Dans le cadre d'une approche cartographique de l'évolution des surfaces bâties de toute la moitié Ouest de l'île de la Réunion, la haute résolution des images Spot sera exploitée pour produire des documents à l'échelle du 1/ Le rapport suivant présente l'étude cartographique de l'ouest de l'île, en utilisant des données monodates (1995). Il est complété par un test de faisabilité mettant en oeuvre des données bidates ( ) sur la zone de Hauts de St-Paul et des Trois Bassins. Rapport BRGM R

6 1. ZONE D'ETUDE La surface étudiée correspond approximativement à la moitié Ouest de l'île de la Réunion, c'est à dire à l'ouest d'un segment allant de Ste Marie à Petite Ile. Cette zone est couverte par deux fonds topographiques IGN à 1/ (figure 1). fgfl Is Possession ;.; ' îi'f-hï 440RÍR 4402 R le Grand. A <*,' les A viro 44Ö ^ ' y_ r Fournaise 'A ^ 4409 R Figure 1 : Zone d'étude {cartes IGN) Rapport BRGM R

7 2. MISE EN FORME DES DONNEES L'image SPOT XS du 6 juillet 1995 (KJ = ) est corrigée géométriquement grâce à un modèle de déformation calculé sur la base de points d'appuis repérés sur les cartes IGN à 1/ (figure 2). Bien que l'angle de visée soit de 5.5 (prise de vue non verticale), la précision de la correction atteinte est de 3 pixels, soit 60 mètres. En fait, la précision est largement supérieure à cette précision moyenne sur les zones littorales (altitudes faibles), mais plus dégradée en altitude (cirques, pitons). L'image corrigée est géoréférencée suivant le système Gauss-Laborde-Réunion. Rapport BRGM R

8 Ile de la Réunion SPOTXS /06/ Echelle Kilometers Figure 2 t SPOT 95 sur l'ensemble de l'île j BRGM Rapport BRGM R

9 La Réunion - Télédétection et cartographie de /'habitat 3. TRAITEMENT DE L'IMAGE 3.1. CLASSIFICATION Dans un premier temps, l'extraction des surfaces est testée par classification supervisée. A cette fin, une prise de parcelles d'entraînement est réalisée sur : les cultures l'océan les sols nus la forêt les sols volcaniques les ravines les zones urbaines Si la plupart des classes sont extraites avec une précision importante (95 à 100 % sur l'eau, les cultures, la forêt), on constate des degrés de confusion non négligeables entre les surfaces urbanisées, les ravines et les sols nus agricoles. Contrairement à une image acquise par le satellite en 1989 et déjà exploitée par le BRGM, l'image de 1995 a du être acquise après une période sèche qui homogénéise des radiometrics déjà très proches. De plus les objets à identifier, les surfaces bâties, sont soit spécifiques de l'habitat isolé (de l'ordre du pixel soit 20 x 20 m), soit correspondent à des constructions bien intégrées à l'environnement (habitat au milieu de cultures, de forêts ou zones arbustives...). Ces objets sont difficilement classés par l'algorithme INTERPRETATION VISUELLE Par conséquent il a été décidé d'interpréter visuellement les surfaces bâties, directement à l'écran, et ce par trois passages successifs. En effet, si les radiometrics liées aux constructions sont proches de celles des sols nus et entraînent des confusions, l'interprète peut analyser des différences morphologiques et de textures (alignements...) qui permettent de repérer les constructions et de les sélectionner. Lors d'un premier passage, les surfaces urbanisées les plus importantes sont extraites, puis intégrées à l'image dans une couleur donnée. L'étalement de la dynamique est ensuite modifié, de façon à mieux différencier les surfaces urbanisées restantes, des sols nus et des ravines. Cette opération est réalisée à trois reprises. Le résultat final est représenté sur la figure 3. Les surfaces urbanisées extraites sont coloriées, puis réinjectées dans l'image SPOT. Ce résultat constitue le produit final de l'étude ; il est restitué à l'échelle du 1/50000, sur deux coupures. Rapport BRGM R

10 La Réunion - Télédétection et cartographie de t'habitât Ile de la Réunion Surfaces urbanisées SPOTXS /06/ Zones urbanisées 10 Echelle ^^^^^^^^s Kilometers Figuré 3 BRGM Rapport BRGM R

11 4. TEST BIDATE L'évolution de l'occupation et de l'utilisation du sol, et plus particulièrement son suivi et son contrôle constitue un souci majeur pour les administrations et les aménageurs. La plupart des suivis tels que les recensements de la population et de l'agriculture sont statistiques, à l'échelle d'une unité administrative telle que la commune. Or la cartographie qui précise des évolutions permet de mieux localiser ce type d'informations et de les exploiter à travers des banques de données intégrant par exemple un réseau de communication, un réseau d'assainissement, des lignes EDF, une cartographie des zones sensibles aux glissements de terrain... Une approche bidate a été réalisée sur les Hauts de St Paul jusqu'aux Trois Bassins. L'interprétation des surfaces bâties sur deux images SPOT datant du 24 septembre 89 pour la première, et du 6 juillet 95 pour la seconde permet une comparaison par superposition, puis une extraction des surfaces nouvellement construites. L'image de 89 (figure 4) est corrigée par rapport à celle de 95 (figure 5), de façon a lui être superposable. L'interprétation des surfaces bâties faite sur l'image 95 pour l'étude globale monodate est complétée par une interprétation de l'image de Les deux fichiers vecteurs résultats sont croisés, de façon à extraire d'une part les surfaces déjà bâties en 1989 et qui n'ont pas évoluées, et d'autre part les constructions réalisées entre ces deux dates. Ces deux types de surfaces sont différemment coloriés puis injectés dans l'image SPOT de 1995 (figure 6). La validation de l'interprétation est faite à partir de photographies aériennes acquises en juillet 1995 par l'agence pour l'observatoire de la Réunion, l'aménagement et l'habitat (AGORAH). La validation est uniquement visuelle, car une superposition entre images satellites et photographies aériennes aurait été fastidieuse, du fait de la distorsion importante et hétérogène des photographies. Cependant la comparaison entre la cartographie par télédétection satellitaire de l'habitat et les photos aériennes permet d'observer : que quasiment toutes les zones d'habitat qui ont été repérées sur SPOT permet d'allier une précision compatible avec l'échelle du 1/ et une étude globale au niveau régional, que l'habitat à l'intérieur d'un quartier n'est pas dissocié. En effet, lorsqu'un regroupement de maisons est identifié, il est extrait dans sa globalité, pouvant inclure des parcelles non construites telles que jardins, bouquets d'arbres..., que l'habitat et les maisons individuelles ne sont pas dissociés des constructions industrielles que l'on identifie beaucoup mieux sur les photographies aériennes, la résolution étant plus compatible (décimétrique à métrique). La comparaison faite est nécessaire et imperative afin de valider une étude régionale faite par télédétection satellitaire. On notera que ce niveau de vérification est largement suffisant à l'échelle d'investigation du 1/50 000, car une parfaite superposition aurait certes permis d'affiner des contours et donc d'atteindre une précision non requise par l'approche satellitaire, mais n'aurait en rien changé l'interprétation globale réalisée. Rapport BRGM R

12 La Réunion Télédétection et cartographie de /'habitat Ile de la Réunion SPOT Les Hauts de St Paul i i Kitomatera Figure 4 BRGM Rapport BRGM R

13 La Réunion Télédétection et cartographie de l'habitat Ile de la Réunion SPOT Les Hauts de St Paul i ! Scale Kilomatsm Figure 5 BRGM Rapport BRGM R 38650

14 Ile de la Réunion Urbanisation dans la zone de St-Paul entre 89 et Kilometers Zones urbanisées entre 1989 et 1995 Zones déjà urbanisées en 1989 Rapport BRGM R BRGM 12

15 La Réunion - Télédétection et cartographie de t'habitât 5. CONCLUSION L'utilisation d'images SPOT pour la cartographie des zones bâties sur l'île de la Réunion permet d'identifier de façon rapide et globale (2 coupures au 1/50 000) les constructions existant au mois de juillet Le résultat, fourni sous forme analogique (2 cartes) ou numérique (fichiers) est géoréférencé, et donc integrable dans un Système d'information Géographique, afin par exemple de réaliser des comparaisons multidates permettant de déterminer des évolutions. Ceci a été réalisé sur une zone test de l'ouest de l'île (les Hauts de St Paul et les Trois Bassins) avec les jeux de données 1989 et Sur la zone restreinte de l'étude, les surfaces construites au cours des six dernières années sont clairement mises en évidence. Rapport BRGM R