Cartographie annuelle de la tache artificialisée à partir d'images SPOT 6/7 : Résultats et perspectives à partir du prototype réalisé à l IGN Nicolas Champion, IGN Espace 2 juillet 2015
Sommaire 1. Contexte 2. Option A: Construction d une OCS simplifiée 3. Option B: Construction d une tache binaire 4. Suivi annuel et mise-à-jour 5. Perspectives & conclusions
p a g e 4 Le contexte
Contexte général Nombreuses initiatives pour mesurer l'artificialisation des sols dans le cadre de la consommation des terres agricoles & de l'étalement urbain dans les DREAL, DRAAF, DDTM et au CEREMA Panorama des méthodes existantes, dressé par l OENAF (Observatoire national) Expérimentation menée en 2009 par l IRSTEA sur le croisement de cartographies d artificialisation (IRSTEA/CIRAD) et de potentiel agronomique (INRA), en lien avec la DRAAF Languedoc Roussillon. Echanges techniques pour l élaboration d un prototype de tache artificialisée, entre l'irstea (expertise métier et R&D) et l'ign (savoir-faire cartographie et capacité opérationnelle) Disponibilité depuis 2014 d une couverture complète du territoire métropolitain à partir d images Spot 6/7 5/
Contexte IGN Définition et mise en oeuvre de d une couche OCS-GE appuyée sur une nomenclature nationale à 2 entrées (occupation et usage) construite par aggrégation de BD géographiques actualisée à partir d images à 50 cm Valoriser les programmes d acquisition d images satellite forte capacité de couverture (SPOT 6/7) ou de revisite (Pléiades) réponse pertinente à la demande d information «fraîches» potentiel de mise à jour des BD géographiques nationales 6/
Spot6 vs les autres capteurs (RapidEye & Pléiades HR) RapidEye 6,50 m 7/
Spot6 vs les autres capteurs (RapidEye & Pléiades HR) SPOT 6 2 m Airbus Defence & Space 2013 http://professionnels.ign.fr/ortho-satellite 8/
Spot6 vs les autres capteurs (RapidEye & Pléiades HR) Pléiades 70 cm http://professionnels.ign.fr/ortho-satellite CNES 2013 9/
http://professionnels.ign.fr/ortho-satellite http://www.geoportail.gouv.fr/accueil la LGV Tours-Bordeaux en construction, vue par Spot 6/7
L imagerie SPOT 6/7 dans le programme national de couvertures Spot 6, Spot 7 sont opérationnels ensemble depuis l automne 2014 La fauchée de 60 km et l agilité de ces satellites permet de très larges couvertures, complémentaires avec les campagnes aériennes et le suivi de cibles par Pléiades en stéréo Test concluant de mars à octobre 2014 sur l hexagone, assemblage de 300 images : Stéréo Stéréo Mono 1/3 France en aérien 25 cm Cibles Pléiades 70 cm Couverture Spot 6 1,5 m Le groupement institutionnel Theia (CNES, IGN, IRSTEA, IRD, CNRS, CIRAD) s engage à approvisionner des millésimes annuels sur la France métropolitaine à compter de 2015
Tache artificialisée : objectifs de l expérimentation IGN Démontrer la faisabilité technico-économique de produire une cartographie annuelle des terres artificialisées à partir de millésimes Spot 6/7 Vérifier l adéquation de ce produit aux besoins utilisateurs Mettre ce produit en cohérence avec l OCS-GE Le produit «tache artificialisé» constitue une couche complémentaire s'intercalant entre 2 millésimes OCS-GE. Calculé chaque année, il permet d affiner la courbe de tendance de l artificialisation des territoires, mesurée tous les 3 à 5 ans avec l OCS-GE Le produit final peut être vu comme : une OCS simplifiée à 6 classes (pour estimer les changements d usage) une tache binaire (pour suivre l évolution de l artificialisation) 12/
p a g e 1 3 Méthode de production envisagée
La méthode de production : se base sur l'hypothèse suivante: Un objet anthropisé (bâtiment, route, etc.) construit est rarement détruit consiste en une méthode mixte mêlant l'utilisation de : BD géographiques (BD TOPO, BD FORÊT, RPG, etc.) proches de l'actualité des images SPOT de méthodes automatiques de télédétection (segmentation / classification) d'outils de photo-interprétation délivre un produit de type «OCS simplifiée» (option A) ou une tache binaire (option B)
p a g e 1 5 Option A : Construction d une OCS simplifiée
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) Image Spot 6 d'avril 2013
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Utilisation des bases de données IGN & externes Routes BD Topo
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Utilisation des bases de données IGN & externes Bâtiments
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Utilisation des bases de données IGN & externes Registre Parcellaire Graphique
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Utilisation des bases de données IGN & externes BD FORÊT
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Utilisation des bases de données IGN & externes BD FORÊT problème d actualité
Contexte Méthodologie Prototypage Suivi Annuel / MàJ Conclusions Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Définition d une zone d investigation RPG bâti route s zones hors focus (non investiguées par le photo-interprète)
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Utilisation d'outils automatiques d aide à la photo-interprétation : segmentation
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > Labellisation manuelle / assistée des segments selon une nomenclature réduite BD en entrée Nomenclature pour la labellisation RPG bâti route s espace artificialisé milieu naturel champs / cultures forêts / haies lacs / rivières inconnu mais non artificiel zones hors focus
Option A: Construction d une OCS simplifiée Illustration sur la commune de Chis (65) > OCS simplifiée à 6 classes (par fusion des BD et des parcelles labellisées par les photo-interprètes) Nomenclature espace artificialisé milieu naturel champs / cultures forêts / haies lacs / rivières inconnu mais non artificiel zones hors focus
Retour d expérience sur la production d une OCS simplifiée à 6 classes (option A) Constats: Zone de pâturage (agricole)? Milieu naturel? Temps de production Tout manuel: élevé (pas d erreur) Avec l outil d aide à la labellisation: réduit (mais quelques erreurs) Difficulté de photo-interprétation Confusions entre «milieu naturel» et «espaces agricoles» Distinction entre jardins (artificilialisé) et espaces agricoles Intérêt très fort de l outil d aide à la labellisation (mode de fonctionnement schématisé ci-dessous) Segmentation automatique de l image Spot 6 L opérateur donne un exemple de «champ» La machine récupère les segments similaires
Résultats obtenus avec l outil d aide à la labellisation en se focalisant sur la zone d investigation : entre 80 et 90% selon les classes Constats: Temps de production 50 min/km2 Nombreux segments à labelliser Difficultés à photo-interpréter certaines scènes (confusions entre «milieu naturel» et «champs / cultures») Manque d habitude des opérateurs Solution envisagées Limiter le nombre de segments à labelliser > qualifier la BD forêt automatiquement Mettre en place un outil d aide à la labellisation espace artificialisé champs / cultures forêts / haies lacs / rivières
p a g e 2 8 Option B : Construction d une tache binaire
Option B : Construction d une tache artificialisée binaire Canevas de base (routes + bâti + RPG) superposé à l ortho Spot 6 RPG route s bâti zones hors focus 29/
Option B : Construction d une tache artificialisée binaire Canevas de base (routes + bâti + RPG) superposé à l ortho SPOT 6 + Segments 30/
Option B : Construction d une tache artificialisée binaire Canevas de base (routes + bâti + RPG) superposé à l ortho Spot 6 + Segments labellisés «artificialisé» par les opérateurs (en rose) 31/
Option B : Construction d une tache artificialisée binaire Tache artificialisée finale binaire / SPOT 6 32/
Contexte Méthodologie Prototypage Suivi Annuel / MàJ Conclusions Evaluation <> Comparaison à l OCS-GE Tache artificialisée dérivée de l OCS-GE 2013 33/
Contexte Méthodologie Prototypage Suivi Annuel / MàJ Conclusions Evaluation <> Comparaison à l OCS-GE Tache artificialisée finale binaire 2013 (Spot 6) Tache artificialisée dérivée de l OCS-GE 2013
Retour d expérience sur la production de la tache artificialisée binaire (option B) Constats: Temps de production raisonnables (rendements x 5) L ergonomie de l outil utilisé pour la labellisation n est pas satisfaisante Manque d habitude des photo-interprètes Palliatifs : Amélioration de l ergonomie lors de la phase de sélection des segments Rédaction d un guide de saisie
p a g e 3 6 Suivi / Mise-à-jour
Tache artificialisée 2013 sur ortho SPOT 6 de 2014
Tache artificialisée 2013 sur ortho SPOT 6 de 2014
Tache artificialisée 2014 sur ortho SPOT 6 de 2014
Perspectives & Conclusions UN PROCESSUS DE PRODUCTION EN COURS DE FINALISATION Valider les outils testés (labellisation assistée, qualification BD Forêt) Etendre l exploitation des BD géographiques au foncier (BD Parcellaire / Géoportail de l Urbanisme) Mettre en place un contrôle qualité Rédiger un guide de saisie pour les photo-interprètes UNE OFFRE DE PRODUIT ET SERVICE A PRECISER Analyser l enquête lancée à l IGN auprès des utilisateurs publics Décliner des indicateurs statistiques pour la mesure de l artificialisation des sols Préparer l accompagnement à l utilisation