7.3.1 ANALYSE QUALITATIVE
Pour comparer les méthodes, les deux couches de rangs de vignes produites ont été importées dans ArcMap et superposées à l’orthophoto. Il en ressort qu’extraire les rangs à partir des
caractéristiques de réflectance est globalement plus efficace qu’à partir des caractéristiques d’élévation. Le tableau 5, à la page suivante, présente des zooms de l’orthophoto sur lesquels, les emprises des pixels extraits par chaque méthode sont représentées.
En violet figurent les rangs issus du calcul d’indice GRVI et en jaune ceux issus du modèle numérique d’élévation. Chaque image est analysée pour déterminer les atouts de chaque méthode.
Figure 22 Comparaison des seuils de GRVI
Zoom Avantages et inconvénients des méthodes La méthode géométrique ne permet pas d’extraire les pixels de vigne sur ce type de rang peu dense. La représentation de l’index GRVI, en revanche permet de tracer les lignes des rangs de manière quasi continue.
La parcelle ci-contre est composée de vignes jeunes qui ne pas encore de beaucoup de feuillage. De ce fait, les rangs ne sont pas continus. Cependant, on constate que la méthode du GRVI a tout de même détecté la présence d’un couvert végétal. La méthode d’extraction par le MNE, en revanche ne représente pas de vigne à cet endroit. Les hauteurs de cep sont sûrement trop petites. Dans ce cas, mieux vaut la méthode géométrique qui n’extrait pas de rangs que la méthode du GRVI qui extrait des tâches inadéquates.
L’image ci-contre se situe à proximité du bord de l’orthophoto. Les pixels étant extraits à partir du modèle d’élévation sont particulièrement influencés par les erreurs de modélisation. Il est probable qu’une le MNE soit moins précis à cet endroit. Dans ce type de cas, il est flagrant que la méthode du GRVI est plus efficace. En effet, les pixels sélectionnés correspondent à des vignes et non à un ensemble vigne, route, et sol.
la méthode géométrique extrait des rangs de façon plutôt efficace contrairement à la méthode du GRVI, peu de pixels ont été extraits. Ce phénomène est probablement dû à la minceur des rangs : peu de rayonnement électromagnétique est réfléchi. Si le seuil de GRVI avait été plus pas, les pixels manquants auraient été pris en considération. Cependant, sur l’ensemble du secteur d’étude, cette baisse de seuil aurait impliqué de prendre en compte des pixels incohérents, tels que du sol. Le choix a été de considérer que cette manipulation dégradait trop la qualité des rangs de vigne extraits, sur la majorité du secteur
Tableau 5 Comparatif des méthodes d'extraction des rangs de vigne superposées
D’une manière générale, la méthode d’extraction qui utilise le calcul de l’indice GRVI permet d’extraire des rangs de manière plus précise que celle utilisant le seuillage du modèle d’élévation.
Pour valider cette observation, une analyse quantitative est établie, sur la base d’échantillons de vignes DOIT.
7.3.2 ANALYSE QUANTITATIVE
Afin de proposer une analyse quantitative des méthodes utilisées pour extraire les rangs de vignes, des échantillons de
« vérité terrain » ont été créés. Ces échantillons ont été digitalisés manuellement en détourant les pixels qui représentent de la vigne. Pour gagner du temps, le but est de pouvoir, par la suite, s’en servir comme échantillon d’apprentissage, lors de la phase de classification. C’est pourquoi, les échantillons de vérité terrain ont été créés,
à l’aide de l’outil Classification, avec leur cépage correspondant. Selon la densité de feuillage des vignes, il a paru intéressant de créer plusieurs échantillons pour un même cépage. C’est le cas du pinot noir et du sauvignon blanc. On constate sur la figure 23 ci-dessus, que des pixels extraits par les deux méthodes peuvent déborder de l’échantillon de vérité terrain. Afin de pouvoir constater les écarts aux valeurs DOIT, correspondant aux échantillons de vérité terrain, un polygone d’emprise a servi à détourer les rasters des rangs. Ainsi, même si les pixels débordent de l’échantillon DOIT, ils seront comptés et comparés au nombre de pixels DOIT correspondant. Les pixels des rasters de rangs de vigne découpés par le polygone d’emprise, sont dénombrés automatiquement dans le champ « COUNT » du raster créé. Le nombre de pixels inclus dans les périmètres de vérité terrains est indiqué pour chaque cépage dans le champ « Total », dans le gestionnaire d’échantillonnage.
Cependant, le nombre de pixels des rasters découpés présentait des incohérences (cf. Figure 24). En effet, le raster issu du modèle d’élévation possède moins de pixels que celui issu du calcul de GRVI, alors que son emprise était plus grande. Cela est dû au fait que le raster issu du calcul de GRVI possède la même résolution que l’orthophoto, à savoir 10cm/px ; tandis que celui issu du MNE, possède une résolution moyennée entre celle du MNS, à savoir 10cm/px, et du MNT, de 20cm/px. La taille des pixels des deux rasters obtenus est donc différente.
Raster Méthode Taille d’un pixel (m×m) Rang_grvi_ras.tif Réflectance 0.1×0.1
Rang_vigne.tif MNE 0.1625×0.1625
Afin de pouvoir tout de même comparer l’extraction des rangs de vignes, l’idée a été de convertir les pixels en surface, selon la formule 5 suivante.
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Formule 5 Calcul des surfaces de vigne extraites
Figure 23 Echantillon de "vérité terrain" et polygone d'emprise
Figure 24 Différence de taille des pixels entre les résultats
des deux méthodes d'extraction
Les classes d’échantillons DOIT ont, quant à elles, été exportées en un fichier de forme, dans lequel un champ surface a été calculé. Le graphique 1 présente les résultats obtenus.
Graphique 1 Comparaison des surfaces obtenues par les deux méthodes avec celles des échantillons de vérité terrain
Les informations qui ressortent de ce graphique confirment que la méthode de réflectance extrait moins de surface de vigne que la méthode géométrique. Grâce à la surface « DOIT » représentée par la courbe verte sur le graphique, on constate que la surface des rangs de vignes extraits par la méthode géométrique est généralement trop importante. Cette remarque soutient l’analyse qualitative qui en avait déjà fait mention. Cela signifie que cette méthode prélève également des pixels au sol. La méthode selon les caractéristiques de réflectance est plutôt pessimiste : elle extrait moins de pixels que ce qu’il faudrait.
Afin de représenter de manière plus lisible les résultats de l’extraction, les surfaces ont été converties en pourcentage par rapport à la surface de vigne « DOIT ».
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Formule 6 Pourcentage de vignes extraites
Comme l’indique la formule 6, les surfaces extraites sont comparées en fonction de leur ratio sur les surfaces digitalisées à la main, considérées comme vérité terrain.
5
Comparaison des surfaces de rangs de vignes obtenues par les deux méthodes
Méthode Réflectance Méthode géométrique Vérité terrain
La représentation de ces pourcentages sur un diagramme en étoile (cf. Graphique 2) permet de comparer les écarts entre les courbes mais surtout la tendance (supérieure ou inférieure) de ces courbes par rapport aux courbes « DOIT ».
Graphique 2 Pourcentage de vignes extraites par les deux méthodes
On constate ainsi que la méthode géométrique est bien trop optimiste en extrayant en moyenne 10% trop de pixels, et que la méthode des caractéristiques de réflectance est plutôt pessimiste, avec 30% de pixels en moins par rapport aux échantillons DOIT.
7.3.3 CHOIX DE LA METHODE D’EXTRACTION DES RANGS DE VIGNE
L’objectif de l’extraction des rangs de vignes est de permettre d’appliquer la classification des cépages sur des pixels qui sont uniquement composés de vignes, afin d’éliminer des sources d’erreurs.
Il apparait alors plus intéressant de choisir la méthode d’extraction la plus pessimiste pour ne pas prendre le risque d’avoir des pixels inadéquats lors de la classification. La méthode qui sera alors retenue pour découper les différentes bandes des rasters pour appliquer des classifications sera donc celle utilisant le calcul d’indice GRVI.
Pinot noir
Gamaret
Merlot
Gamay Syrah
Sauvignon blanc Johannis Pinot blanc
Muscat
Pourcentages de vignes extraites par les deux méthodes
Méthode Réflectance Méthode Géométrique Vérité Terrain
8 CLASSIFICATION SUR LES ECHANTILLONS DE VIGNES « DOIT »
Les classes d’échantillon de vérité terrain, employées pour réaliser l’analyse quantitative des rangs (Cf. Chp. 7.3.2), ont étés réutilisées pour faire un premier test de classification. Le but de cette manipulation est de vérifier si les classes de cépages sont cohérentes et assez différenciées.
Les bandes des orthophoto RGB et NIR ont tout d’abord été découpées selon les rangs obtenus par la méthode de réflectance. Puis, ces extractions de bandes ont ensuite été découpées selon l’emprise des échantillons de vérités terrain de vignes.