L’objectif de ce stage était de valider les outils de la télédétection pour la détermination de l’imperméabilité du sol en zone urbaine. En développant la classification orientée objet, nous pouvons extraire des catégories de l’occupation du sol avec une bonne fiabilité, en particulier les zones imperméables qui ont une importance essentielle en hydrologie.
La réalisation d’une carte de l’occupation des sols, mettant en évidence les éléments modifiant le cycle de l’eau, à partir des données satellitaires, a permis d’atteindre l’objectif fixé.
La méthode utilisée dans ce travail a facilité le moyen d’atteindre l’objectif. La segmentation facilite l’interprétation thématique de l’image qui nous permet de ne pas percevoir l’image en pixels mais en zones homogènes. De plus, elle enrichit la classification significativement par la notion géométrique, topologique et sémantique. Elle a donc facilité la classification plus facile et de meilleures qualités.
Ensuite, le logique floue nous permet de construire une classification discriminant avec une grande précision les occupations des sols suivantes : végétation dense, végétation faible, surface en eau, sol nu blanc, terrai pas cultivé, bâtiment et non bâtiment.
La classification orientée objet a aussi le potentiel de fournir des bases de données extrêmement riches pour les systèmes d’information géographiques, particulièrement dans les secteurs où l’extraction des bâtiments est utile, comme l’urbanisme ou l’aménagement de territoire. Les objets classifiés possèdent en effet des caractéristiques géométriques, topologiques et sémantiques qui peuvent être assimilés à une table d’attributs. Cette possibilité est d’autant plus attractive qu’avec l’imagerie satellitaire, la mise à jour des données est simple et rapide.
En revanche, la classification supervisée basée sur les parcelles d’entraînement n’était pas la méthode la plus adaptée à ce travail, elle était une source d’une série d’erreurs dues à une connaissance incomplète du terrain.
D’autre part, le Modèle Numérique de Terrain nous permet d’extraire le réseau hydrographique qui joue un rôle essentiel à la circulation de l’eau et qui peut enrichir la carte d’occupation du sol produite.
Pour notre travail, la télédétection peut également participer de manière active à la prévention des risques de crues qui menacent les zones urbaines. Les outils de la télédétection semblent très adaptés à la production d’une cartographie de l’imperméabilité du sol.
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Références bibliographiques
Mémoire d'élève :
Perez Correa, M. - 2004. Classification orientée objet d'images à très haute résolution spatiale : application à la cartographie de l'occupation des sols le long des cours d'eau. Mastère SILAT Système d'Informations Localisées pour l'Aménagement des Territoires, ENGREF - ENSA.M - ENSG - AGIL - CEMAGREF - INA-PG, Montpellier, Paris, 2004. 43 p. [ MS PER 2003-04 ] CROTET, L. - 2007. Simulation de l'étalement urbain autour du bassin de Thau dans le cadre de l'élaboration du SCOT de Thau. Stage. DAA Spécialisation AgroTic, SupAgro, Cemagref, Montpellier.100p.
BOUARD, N.- 2006. SCOT du territoire de THAU, Réalisation d’une base de données géographique des dynamiques du bâti sur le territoire entre 1944 et 2005. Stage, MTD de Languedoc-Roussillon, Cemagref. 50p.
Anne-Marie BARBIER, 2006. Elaboration de méthodologies innovantes de traitements des données satellitaires dans un cadre agro-environnemental. Stage.Université de Toulouse, ENSAT. P. 73
Julie CHARLEUX-DEMARGNE, 2001. Qualité des modèles numériques de terrain pour l’hydrologie, application à la caractérisation du régime de crues des bassins versants. Thèse. Cemagref-Engref, Montpellier. 350p.
GNOUMA, R. - 2006. Aide à la calibration d’un modèle hydrologique distribué au moyen d’une analyse des processus hydrologiques : application au bassin versant de l’Yzeron. Thèse, INSA de Lyon, cemagref. 412p.
Nicolas DEVAUX-2006. Image très haute résolution et analyse spatiale pour localiser l’habitat rural des pays en développement. L’université d’Orléans. 322p.
Xiaomin CHE –2005. Modélisation de réseaux hydrographiques pour la simulation et la prévention de crues. Thèse, Laboratoire LSIS, Université de Marseille.
Etudes :
Anne Karsenty, Alzir Felippe B. Antunes, Jorge Silva Ceteno – 2007. Classification orientée objet de la perméabilité des sols en zone urbaine à l’aide d’imagerie très haute résolution et de données laser scanner à Curitiba (Brésil). Institut de Sciences Appliquées- INSA- Strasbourg-France, Universidade Federal do paraná, Departamento de Geomática, Curitiba-Brasil. P. 565-572. CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Christophe Coq, 2005. Cartographie détaillée de l’occupation et l’utilisation du sol à partir de données satellitaires à très haute résolution en région sahélienne. UCL/AGRO/MILA/ENGE. P. 98.
CORBANE Christina, BAGHDADI Nicolas, HOSFORD Steven, SOMMA Janine3 & CHEVREL Stéphane, 2004. Application d’une méthode de classification orientée objet pour la cartographie de l’occupation du sol. INRA -Montpellier, BRGM-Orléans, Université Saint-Joseph-Liban. P.26.
Christian PUECH, 2000. Utilisation de la télédétection et des modèles numériques de terrain pour la connaissance du fonctionnement des hydrosystèmes. Mémoire de recherche, CEMAGREF, ENGREF, Montpellier. P.83+annexes.
Utilisation d’images satellitaires pour l’étude du risque d’inondation lié à l’occupation des terres au nord du Viêt-Nam. Duc Viet BUI et Kalifa GOÏTA-2007. CARTEL, Université de Sherbrooke, Québec, Canada.
Ouvrage :
Chocat, B. - 1997. Encyclopédie de l'hydrologie urbaine et de l'assainissement. Paris : Lavoisier, 1124 p.
Ven Te Chow, Maidment, D.R., Mays, L.W. - 1988. Applied hydrology. NEW YORK: MAC GRAWHILL, 572 p.
VEN, TE CHOW (ed.) - 1964. Handbook of applied hydrology. A compendium of water-resources technology. New York, USA : McGraw-Hill Book Company, 1000 p.
GIRARD, M.C., GIRARD, C.M. - 1999. Traitement des données de télédétection. Dunod, Paris, Collection Technique et Ingénierie - Environnement, 529 p. [ B1 GIR 0879 ; B1 GIR 0880 ; B1 GIR 0881 ; B1 GIR 0882 ]
Site d’Internet :
SPOT 5 : http://www.spotimage.fr/
ReferenceBook du logiciel e-cognition.
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Annexe
Annexe 1 : Corine Land Cover – nomenclature des zones artificialisées (IFEN)
1. Territoires artificialisés
1.1. Zones urbanisées
1.1.1. Tissu urbain continu
Espaces structurés par des bâtiments. Les bâtiments, la voirie et les surfaces artificiellement recouvertes couvrent la quasi-totalité du sol. La végétation non linéaire et le sol nu sont exceptionnels
1.1.2. Tissu urbain discontinu
Espaces structurés par des bâtiments. Les bâtiments, la voirie et les surfaces artificiellement recouvertes coexistent avec des surfaces végétalisées et du sol nu, qui occupent de manière discontinue des surfaces non négligeables.
1.2. Zones industrielles ou commerciales et réseaux de communication 1.2.1. Zones industrielles et commerciales
Zones recouvertes artificiellement (zones cimentées, goudronnées, asphaltées ou stabilisées : terre battue, par exemple), sans végétation occupant la majeure partie du sol. Ces zones comprennent aussi des bâtiments et / ou de la végétation.
1.2.2. Réseaux routier et ferroviaire et espaces associés
Autoroutes, voies ferrées, y compris les surfaces annexes (gares, quais, remblais). Largeur minimale prise en compte : 100 m.
1.2.3. Zones portuaires
Infrastructures des zones portuaires, y compris les quais, les chantiers navals et les ports de plaisance.
1.2.4. Aéroports
Infrastructures des aéroports : pistes, bâtiments et surfaces associées. 1.3. Mines, décharges et chantiers
1.3.1. Extraction de matériaux
Extraction de matériaux à ciel ouvert (sablières, carrières) ou d'autres matériaux (mines à ciel ouvert). Y compris gravières sous eau, à l'exception toutefois des extractions dans le lit des rivières.
1.3.2. Décharges
Décharges et dépôts des mines, des industries ou des collectivités publiques. 1.3.3. Chantiers
Espaces en construction, excavations et sols remaniés. 1.4. Espaces verts artificialisés, non agricoles
1.4.1. Espaces verts urbains
Espaces végétalisés inclus dans le tissu urbain. Y compris parcs urbains et cimetières avec
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Infrastructures des terrains de camping, des terrains de sport, des parcs de loisirs, des golfs, des hippodromes... y compris les parcs aménagés non inclus dans le tissu urbain.
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Annexe 2 : Nomenclature de la base de données sur le bâti créée par la maison de la télédétection
Nomenclature retenue par (Bouard 2006 et Crotel 2007)
Classes niveau 1
Classes niveau 2 Classes niveau 3
1.1- Habitat ancien 1.1.1- Cœur de village
1.1.2- Faubourg 1.1.3- Hameau
1.1.4- Maison individuelle 1.1.5- Habitat collectif ancien 1.1.6- Mas/Domaine agricole
1.2- Habitat collectif 1.2.1- Habitat grand collectif (R+2 et plus)
1.2.2- Habitat petit collectif (R+1)
1-Zone d’habitat
1.3- Habitat individuel 1.3.1- Habitat pavillonnaire ordonné de maison mitoyenne.
1.3.2- Habitat pavillonnaire ordonné à forte densité (terrain moyen <1000 m2). 1.3.3- Habitat pavillonnaire ordonné à faible densité (terrain moyen >1000 m2). 1.3.4- Habitat individuel dispersé à forte densité (terrain moyen <1000 m2). 1.3.5- Habitat individuel dispersé à faible densité (terrain moyen <1000 m2).
2.1- Industrielle 2.1.1- Hydrocarbure
2.1.2- Autres. 2.2- Artisanale
2.3- Commerciale 2.4- Portuaire
2.5- Agricole 2.5.1- Mas conchylicole
2.5.2- Coopérative vinicole 2.5..3- Autres 2.6- Touristique 2.6.1- Camping 2.6.2- Parc d’attraction 2.6.3- Autres 2-Zone à vocation économique 2.7- Friche industrielle
3.1- Etablissement public 3.1.1- Equipement d’enseignement 3.1.2- Etablissement de santé 3.1.3- Autres
3.2- Equipement public 3.2.1- Equipement sportif
3.2.2- Equipement pour eau, assainissement, énergie, station d’épuration, incinérateur et centre de tri 3.2.3- Equipement de transport 3.3- Equipement locaux et autres 3.3.1- Mairie 3.3.2- Cimetière 3.3.3- Lieux de culte
3.3.4- Grand équipement culturel, (château…)
3-Equipement public (Mairie, église, cimetière
3.4- Espace urbain ouvert 3.4.1- Parc et jardin public 3.4.2- Grand parking 4-Mine, décharge, carrière 4.1- Mine 4.2- Décharge 4.3- Carrière
5.1- Terrain naturel 5.1.1- Garrigue boisée
5.1.2- Garrigue arborée 5.1.3- Garrigue lande
5-Zone agricole ou naturel
5.2- Zone cultivée 5.2.1- Cultures pérennes
5.2.2- Terres Labourables CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Annexe 3 : La classification pixel à pixel Image SPOT 5, 12/01/2003 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Annexe 4 : La classification orientée objet Image SPOT 5, 12/01/2003 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Annexe 5 : Le comblement des puits de surface CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Annexe 6 : Les directions des écoulements CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Annexe 7 : Les réseaux hydrographiques CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Annexe 8 : le principal réseau hydrographique CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
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Résumé :
L’urbanisation dans le bassin de Thau modifie le cycle de l’eau par une imperméabilisation du sol et une concentration des eaux. L’imperméabilisation des sols, en particulier, entraîne une augmentation importante des ruissellements des surfaces.
Pour cela, la réalisation d’une cartographie de l’occupation des sol sur le bassin de Thau en termes de l’imperméabilité des sol est nécessaire pour extraire les coefficient de l’imperméabilité pour quantifier la modification des débits et pour estimer les flux de pollution via une modélisation.
Dans ce sens, la télédétection offre une source d’information très précieuse qui nécessite de méthodes de traitement adaptées.
La détection des éléments très fins à partir des image satellitaire nécessite de très haute résolution spatiale (THRS). Comme les image à très haute résolution spatiale ne peuvent pas être traitées pixel à pixel car ceci ne donne pas de bons résultats dans las classification, nous avons axé notre travail sur la classification orientée objet réalisée à l’aide du logiciel e-cognition.
Ce logiciel permet la segmentation de l’image en objets (regroupement de pixels semblables). Ces objets sont ensuite classés grâce à leur attributs de contexte, texture et radiométrie.
De plus, le Modèle Numérique de Terrain permet l’extraction de réseau hydrographique qui joue un rôle essentiel à la circulation de l’eau.
Mots clés : hydrologie urbaine, urbanisation, télédétection, THRS, classification orientée objet, MNT. CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref