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1 Aide à la mise au point d une méthodologie de traitement de la couverture territoriale SPOT 5 pour le calcul des superficies dégradées par l ancienne activité minière en Nouvelle-Calédonie Rapport final BRGM/RP RP FR juillet, 2006

2 Aide à la mise au point d une méthodologie de traitement de la couverture territoriale SPOT 5 pour le calcul des superficies dégradées par l ancienne activité minière en Nouvelle-Calédonie Rapport final BRGM/RP RP FR juillet, 2006 Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2005 P. Maurizot, I. Rouet

3 Mots clés : Nouvelle-Calédonie, sites dégradés, réhabilitation minière, SPOT 5, indice de brillance. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Maurizot P., Rouet I., 2006, Aide à la mise au point d une méthodologie de traitement de la couverture territoriale SPOT 5 pour le calcul des superficies dégradées par l ancienne activité minière en Nouvelle-Calédonie, Rapport BRGM N RP FR. BRGM, 2006, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM. Synthèse Ce rapport matérialise la contribution du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) au projet de calcul des surfaces dégradées par l activité minière en Nouvelle-Calédonie qui a été confié à la Direction des Technologies et des Services de l Information (DTSI). La méthodologie choisie repose sur l imagerie spatiale SPOT 5. Une chaîne de traitement a été établie qui implique la DTSI pour l acquisition et l édition du produit final, la Direction de l'industrie, des Mines et de l'energie de Nouvelle-Calédonie (DIMENC) pour la fourniture de documents et de matériels informatique, l Université de Nouvelle-Calédonie (UNC) avec deux étudiants pour le traitement manuel des images, le BRGM pour la supervision méthodologique de l étude et la validation de la donnée finale. BRGM/RP FR 3

4 La méthodologie utilisée et les problèmes rencontrés sont détaillés dans des chapitres spécifiques. Les résultats finaux obtenus sont satisfaisants mais les inconvénients suivants apparaissent : - présences de zone nuageuses qui ont été éliminées de l étude - décalages dus à un défaut dans l orthorectification, - discrimination parfois inégale entres images et au sein d une même image. Une phase de mise en forme définitive est donc indispensable avant d envisager une suite à ce projet. Au final, la donnée de base pourra être considérablement enrichie par la suite pour évoluer vers un véritable outil d aide à la décision pour gérer le problème important des zones dégradées par l activité minière en Nouvelle-Calédonie BRGM/RP FR 4

5 Sommaire 1. Introduction Méthodologie générale Méthodologie détaillée et problèmes rencontrés Conclusions Liste des figures Figure 1 - Positionement des images SPOT 5, des massifs miniers et du découpage en sous-zones de l'é...7 Figure 2 Exemple de bonne discrimination des zones liées à l activité minière (contourées en rouge) dans le massif du Kaala...9 Figure 3 Différences de détection dans la zone de recouvrement de deux images (classes 17 à 20 de l IB sur scène 517 en bleu et 518 en rouge) et décalages (environ 100 mètres) Figure 4 - Décalage entre image et données DITTT au 1/ (ici jusqu à 220 m)...12 Figure 5 - Faible discrimination des surfaces dégradées dans une zone de cuirasse démantelée.les surfaces détectées par l IB sont représentées en rouge...13 BRGM/RP FR 5

6 1. Introduction Sur commande du gouvernement de la Nouvelle-Calédonie, un inventaire des sites dégradés par l activité minière a été confié à la Direction des Technologies et des Services de l Information (DTSI, ex-smai). Le but premier de cet inventaire est de calculer les superficies de zones dégradées par l activité minière pour chaque commune du pays. La méthodologie choisie repose sur l imagerie spatiale SPOT 5 (Figure 1). Une chaîne de traitement a été établie qui implique : - la DTSI pour l acquisition et le traitement semi-automatique des images, - la Direction de l'industrie, des Mines et de l'energie de Nouvelle-Calédonie (DIMENC) pour la fourniture de documents et de matériels permettant le suivi et la réalisation de l inventaire, - l Université de Nouvelle-Calédonie (UNC) avec la mise à disposition de deux étudiants doctorants inscrits au laboratoire de géologie (P. Bani et I. Rouet) pour le traitement manuel des images livrées, - le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) pour la supervision méthodologique de l étude. Cet inventaire, a débuté en janvier 2005 par l acquisition des premières images sur la Grande Terre et s est terminé au 30 juin L ensemble de la chaîne de traitement a été tributaire de ce programme d acquisition. Le présent rapport rend compte du travail propre du BRGM, dans le projet global. BRGM/RP FR 6

7 Découpage en sous-zones Massifs miniers 521 Emprise des scènes SPOT5 acquises et traitées par la DTSI 50 Kilomètres 507 Figure 1 - Positionement des images SPOT 5, des massifs miniers et du découpage en sous-zones de l'étude BRGM/RP FR 7

8 2. Méthodologie générale Le travail de la DTSI consiste en : - l acquisition des images SPOT 5, - l orthorectification des images - l application d un masque sur la zone maritime et parfois en dehors des massifs de péridotites (ce dernier fourni par le BRGM), - le calcul de l index de brillance (IB = racine carré de la somme des carrés des 3 premiers canaux SPOT, vert, rouge et proche infra-rouge) dont les valeurs les plus fortes caractérisent l absence d activité chlorophyllienne ou sols nus d origines naturelles et anthropiques, - le découpage de l image de l IB en 20 classes de valeurs entières de 1 à 20, les classes 17 à 20 représentant généralement l information souhaitée, - la vectorisation de l image précédente et sa livraison à la DIMENC sous forme de fichiers de forme (format ESRI). Le travail du BRGM avec les prestataires de l UNC, au sein de la DIMENC, consiste à discriminer dans les zones ainsi extraites : - celles correspondant aux sols nus d origines naturelles, - de celles correspondant aux sols nus d origines anthropiques et associés à l ancienne activité minière. Le masquage des zones hors péridotites a été parfois utilisé. Les pixels non attribuables à l activité minière doivent être retirés manuellement par confrontation avec les données existantes selon trois approches : - par comparaison visuelle avec les images SPOT brutes orthorectifiées, - par comparaison avec les photographies aériennes les plus récentes disponibles à la Direction des Infrastructures et des Transports Terrestres (DI3T), - par comparaison avec des études d inventaire de sites dégradés déjà effectuées (DIMENC-BRGM ou autres bureaux d études) La dernière phase consiste en la livraison par la DIMENC des fichiers de forme «nettoyés» ne comportant que les pixels correspondant aux sites dégradés par l activité minière, avec les renseignements attributaires (surface, image source), pour la production, par la DTSI, de la mise en page et l édition des documents finaux. BRGM/RP FR 8

9 Superficie des sites dégradés par l activité minière - Méthodologie SPOT 5 3. Méthodologie détaillée et problèmes rencontrés 3.1. Orthorectification, masquage, vectorisation (DTSI) indice de brillance, re-classification, Toutes les images SPOT 5 traitées par la DTSI ont été projetées en UTM 58 S (IGN72) sauf les deux dernières acquisitions (Poum et Tiébaghi) projetées dans le référentiel RGNC. Il est important de noter que les images ont été acquises avec un angle variable, parfois très important (jusqu à 22 ). Figure 2 Exemple de bonne discrimination des zones liées à l activité minière (contourées en rouge) dans le massif du Kaala BRGM/RP FR 9

10 Les nuages et leurs ombres portées ont été masqués. Ces zones coïncident hélas fréquemment avec les reliefs élevés des massifs miniers exploités. Il y a donc localement des zones sans information sur ces sites. Un masque est également appliqué sur la zone maritime. Figure 3 Différences de détection dans la zone de recouvrement de deux images (classes 17 à 20 de l IB sur scène 517 en bleu et 518 en rouge) et décalages (environ 100 mètres). L indice de brillance (IB) est calculé sur ces images masquées. Les valeurs du néocanal ainsi créé ont été reclassées en 20 classes. Un test (BRGM) mené sur une zone riche en sols nus d origines diverses a été effectué pour juger de la pertinence de cette classification. Le test a montré que les classes 17 à 20 représentent le mieux les zones de sols nus. D une manière générale, la pertinence des résultats est bonne. La finesse des contours est excellente et supérieure à ce que pourrait donner une saisie manuelle à l écran. Cependant un tri sous éditeur est nécessaire pour éliminer les zones de sol nu d origine non anthropique. BRGM/RP FR 10

11 Par ailleurs les résultats sont parfois inégaux entres images et au sein d une même image Tri manuel, contrôle avec les photographies aériennes et données diverses, validation (UNC, BRGM) Le travail de tri sous éditeur (ArcGis 9.1 à la DIMENC) a été effectué sur les fichiers vecteurs fournis par la DTSI. De gros problèmes de puissance de calcul et de capacité de stockage ont été rencontrés. Il n est pas rare que les fichiers vectorisés totalisent un million de polygones pour une taille de plus de 500 Mo. Pour contourner cette difficulté, chaque fichier, correspondant à une image SPOT, a été découpé en sous-zones cohérentes (entités minières ou naturelles). Le tri des terrains naturels et anthropisés s est appuyé essentiellement sur la comparaison avec les photographies aériennes les plus récentes. Suivant les zones, les derniers levés aériens peuvent avoir plusieurs années de décalage. Dans certains cas, des scènes satellitales haute résolution ont été utilisées en complément des photographies aériennes, ainsi que des données de cartographie de surfaces dégradées antérieures. La cartographie géologique au 1/ ainsi que la base de données topographique à l échelle du 1/ de la DI3T ont aussi servi d appui à cette photo-interprétation. Un certain nombre de zones liées à l activité minière est mal, très mal, voire non discriminé, par l indice de brillance. Une saisie complémentaire directe, à l écran, a été effectuée dans certaines zones pour palier ces défauts. Toutefois cette digitalisation complémentaire n a pas été faite systématiquement, cette opération nécessitant un temps important. Parmi les types de zones parfois mal ou non discriminés on trouve les pistes dont le linéaire peut représenter des surfaces non négligeables. Il a été également noté que les réponses spectrales dans les zones de cuirasses ne permettent pas une bonne discrimination (Figure 5). Il est important de noter que nous avons rencontré lors du processus de tri et de contrôle de nombreux décalages par rapport aux fonds topographiques de références (BDTopo 1 / DI3T) ou encore de décalages entre images dans les zones de recouvrement (Figure 3). Ces décalages qui peuvent atteindre 200 mètres (Figure 4) sont apparemment dus à un problème dans le paramétrage de l orthorectification. Après consultation de la DTSI sur ce problème, il a été décidé de travailler sur les documents en l état, les distorsions constatées ne jouant que peu sur les superficies. La validation finale a été effectuée par le BRGM. BRGM/RP FR 11

12 Figure 4 - Décalage entre image et données DITTT au 1/ (ici jusqu à 220 m) 3.3. Calcul de la surface dégradée par l activité minière Une fois la validation effectuée par sous-zones, les champs essentiels sont créés et renseignés : - le champ «image» désigne l image SPOT 5 correspondante, - le champ «origine» désigne la source d information (SPOT, digitalisation à l écran, autres études), - le champ «surface», enfin, parle de lui-même. Puis un regroupement sur attribut (dissolve) est effectué afin d alléger le poids des fichiers. Un regroupement des sous-zones par images SPOT 5 (merge) est enfin effectué. BRGM/RP FR 12

13 Il est à noter que tous les fichiers représentant les différentes étapes du processus global de traitement ont été conservés. Figure 5 - Faible discrimination des surfaces dégradées dans une zone de cuirasse démantelée. Les surfaces détectées par l IB sont représentées en rouge. BRGM/RP FR 13

14 4. Conclusions Ce rapport matérialise la contribution du BRGM au projet de calcul des surfaces dégradées par l activité minière en Nouvelle-Calédonie. Le rôle du BRGM dans ce projet a consisté : - à l amont à la mise au point de la méthodologie de traitement, - et à l aval à la validation du zonage rendu. La délimitation des zones dégradées par l activité minières sur les images SPOT 5 a été faite à partir du calcul de l indice de brillance reclassé. Les résultats obtenus sont satisfaisants. La finesse des contours est excellente et supérieure à ce que pourrait donner une saisie manuelle à l écran. Cependant les résultats sont parfois inégaux entres images et au sein d une même image. Cette méthode implique un tri manuel sous éditeur des images traitées pour éliminer les zones de sols nus d origine naturelle et ne correspondant pas à une zone d activité minière. Ce travail effectué par des prestataires de l UNC représente la partie la plus lourde du processus (9 mois au total). En l état, la donnée restituée représente un zonage sans distinction destiné uniquement à un simple calcul de superficie. Pour l avenir on peut envisager de valoriser cette base de données, de l affiner et de l enrichir en distinguant différentes classes de dégradations : - typologie selon le type d activité (carrière, verse, ouvrage, plateforme, pistes, etc.), - typologie selon l activité (ancienne, actuelle, croisement avec le cadastre minier, mines orphelines, etc.), - typologie selon la morphologie (ravines, engravement, croisement avec la valeur de pente, etc.) - typologie selon les matériaux (latérites, roches, mixte, etc ) Cette base de donnée évoluera alors vers un véritable outil d aide à la décision pour gérer les sites dégradés par l activité minière en Nouvelle-Calédonie. Mais avant cela, une phase de mise en forme définitive de la donnée doit être entreprise comprenant : - un recalage précis de la donnée de base pour éliminer les écarts constatés, BRGM/RP FR 14

15 - un complément de cartographie dans les zones nuageuses ignorées pour l instant et dans les zones mal discriminées. BRGM/RP FR 15

16 Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin BP Orléans Cedex 2 France Tél. : BRGM Antenne Nouvelle-Calédonie 1ter, rue E. Unger, Vallée du tir BP Nouméa - Nouvelle-Calédonie Tél. : (687) Fax : (687) BRGM/RP FR 16