Données utilisées pour la classification de l’occupation des sols du bassin

a. Approche de la classification supervisée

Les étapes de la démarche de classification supervisée de l’occupation du sol, sont détaillées

dans la figure 2.1.

Source : V-T Nghiem, 2013

Figure 2. 1: Organigramme de la méthode de classification supervisée

Approche théorique et méthodologique de la Télédétection et du SIG pour la modélisation de

l’évolution de l’occupation du sol

43

- préparation et traitement de données : cette phase permet de choisir des variables

(bandes spectrales d’origine, néocanaux) pour la classification. Elle permet également

de traiter les images pour ne retenir que l’information utile par rapport aux objectifs

assignés ;

- définition des règles de classification à partir des zones d’apprentissage : cette phase

consiste à établir la nomenclature de la classification d’apprentissage, à définir les

classes d’apprentissage pour initialiser la classification, et à valider l’apprentissage en

utilisant la séparabilité des classes ;

- classification de l’occupation du sol : elle permet d’appliquer des règles de

classification à l’ensemble des pixels de l’image et de choisir un algorithme optimal ;

- évaluation des résultats de la classification : dans cette phase, les résultats obtenus sont

comparés avec des données de terrain ou des données auxiliaires.

b. Données utilisées pour la classification de l’occupation des sols du bassin versant de

l’Ain

Images satellites

La zone d'étude est le bassin versant de l’Ain qui appartient au bassin du Rhône. Cette zone

est couverte doublement à la fois par des images à haute résolution (HR) et à très haute

résolution [THR]. Les images HR (Landsat) ont été sélectionnées en raison de leur

disponibilité sur les trente dernières années. Celle-ci est très importante pour l’évaluation de

l’évolution de l’occupation des sols. L’image THR (Quickbird) est de très bonne qualité, mais

n’est pas disponible pour le passé. Elles sont par conséquent utilisées comme une donnée

auxiliaire dans le processus de classification de l’occupation du sol.

Au total sept scènes satellites ont été acquises pour la zone étudiée, elles comprennent trois

scènes de Landsat7 ETM+ (datés 2006 et 2000), deux scènes de LandsatTM de 1992 et deux

scènes de LandsatMSS de 1975. Les informations des images utilisées sont présentées dans

le tableau 2.1.

Tableau 2. 1: Ensemble des scènes utilisées pour le bassin versant de l’Ain

Satellite Capteur ^{ID Scène}

(Path/row)

Date

d'acquisition

Nombre de

bandes

spectrales

Résolution

spatiale [m]

Landsat 2 MSS 211/027 14/07/1975 4 57

Landsat 2 MSS 211/028 14/07/1975 4 57

Landsat 5 TM 196/027 05/08/1992 7 28.5

Landsat 5 TM 196/028 05/08/1992 7 28.5

Landsat 7 ETM+ 196/027 02/09/2000 7 30

Landsat 7 ETM+ 196/028 21/09/2010 7 30

Landsat 7 ETM+ 196/027 02/09/2000 7 30

Source : NASA ; Réalisation par : V-T Nghiem, 2011

Carte topographique

La carte topographique disponible, date de 1992. Elle est utilisée dans le processus de

traitement des images satellites d’abord pour la définition des échantillons de référence et puis

pour la vérification de la carte de l’occupation du sol de 1992.

Approche théorique et méthodologique de la Télédétection et du SIG pour la modélisation de

l’évolution de l’occupation du sol

44

Données sur le terrain

Les données sur le terrain ont été collectées en Avril 2011 et en Novembre 2012. Elles sont

utilisées pour vérifier la carte de l’occupation du sol de 2010.

Pour déterminer les différentes catégories et leur localisation précise, nous avons utilisé un

appareil photographique, un DGPS, la carte topographique et l’image satellite de l’année 2010

du secteur. Les photographies ont été prises à plusieurs endroits pour garantir la

représentativité des informations collectées (Fig.2.2).

Source : Etude auprès des données sur le terrain ; Réalisation par V-T Nghiem, 2012

Figure 2. 2 : Carte des sites d’observation des catégories de l’occupation du sol

Approche théorique et méthodologique de la Télédétection et du SIG pour la modélisation de

l’évolution de l’occupation du sol

45

Un exemple de ces prises de vue réalisées dans le bassin versant de l’Ain est présenté dans le

tableau 2.2.

Tableau 2. 2 : Photographie des catégories de l’occupation du sol

Position Photo Catégorie

Site : Amont de

Narlay

46°38’25’’ N

5°55’09’’ E

Les peuplements de conifères

a l t e r n e n t a v e c c e u x d e

feuillus (environ 50/50%).

Site : Bois de

Combe Noire

46°37’31’’ N

5°53’20’’ E

Les peuplements de conifères

Site : Frasnois

(Amont d’Ilay)

46°37’31’’ N

5°53’20’’ E

Les peuplements de feuillus

Site : Frasnois

46°38’12’’ N

5°54’09’’ E

Pâturages

Site : Poncin

46°05’57’’ N

5°25’32’’ E

Prairies

Approche théorique et méthodologique de la Télédétection et du SIG pour la modélisation de

l’évolution de l’occupation du sol

46

Site : Clairvaux

46°37’07’’ N

5°44’33’’ E

Champs de maïs

Site : Bonlieu

46°35’11’’ N

5°52’12’’ E

Zone humide

Site : Vouglans

46°26’54’’ N

5°41’59’’ E

Plan d’eau

Site :

Ville d’Oyonnax

46°15’19’’ N

5°38’22’’ E

Zone de bâtiment

Site : Dortan

(Route D436)

46°15’19’’ N

5°38’22’’ E

Zone de béton

Source : Etude auprès des données sur le teraain ; Réalisation par V-T Nghiem, 2012

b. Prétraitement des données de télédétection

En raison de l'hétérogénéité des dates d'acquisition, de la résolution spatiale et spectrale des

images, de l'échelle d'analyse, et de l’angle et de la rotation de l'image, un prétraitement des

images avant la classification s’est avéré nécessaire. Ceux-ci ont été appliqués pour réduire

Approche théorique et méthodologique de la Télédétection et du SIG pour la modélisation de

l’évolution de l’occupation du sol

47

les différences entre les images [Chander et Markham,. 2003; Ruelland et al,. 2008]. Ils

comprennent le rééchantillonage, la calibration et la mosaïque.

Ré-échantillonnage des images

Chaque image de LandsatMSS, LandsatTM et LandsatETM+ a été ré-échantillonnée en

fonction de la résolution spatiale sélectionnée afin d'organiser des traitements sur la base

d'une unité spatiale homogène. Dans cette étude, les images Landsat MSS et Landsat TM,

respectivement de résolution en 57m et 28.5m ont été ré-échantillonnées et transformées en

30m. Le ré-échantillonnage est basée sur une interpolation utilisant la méthode du plus proche

voisin pour conserver le maximum d'information spectrale brute [Ruelland et al,. 2008].

Calibration des images

Le but de la calibration est la normalisation des images (Landsat MSS, TM et ETM+) pour

éliminer l'influence de l'atmosphère et la courbure de la terre sur l'image. La calibration

comporte les étapes suivantes:

- corrections géométriques : corriger les distorsions de l’image dues en particulier à

la topographie et à la géométrie de visée ;

- corrections des effets perturbateurs atmosphériques : Le rayonnement réfléchi au

niveau du capteur est la résultante du rayonnement réfléchi par la cible et par

l’atmosphère. Le but des corrections atmosphériques est d’éliminer les effets de

l’atmosphère et d’accéder à une mesure réelle de la réflectance des cibles

investiguées. Chaque image est calibrée au moyen de deux transformations

successives. La première transformation convertit des valeurs de nombre

numérique de l'image (0-255) en rayonnement du capteur (0-1.0). Cette

transformation est basée sur la calibration des paramètres pour différents capteurs

dans la littérature: MSS [Robinove,. 1982 ; Markham et Barker,. 1986], TM

[Chander et Markham,. 2003 ; Chander et al,. 2007], et ETM + [NASA,. 2002]. La

seconde consiste à transformer ce rayonnement en réflectance du capteur tout en

normalisant l'angle d'élévation solaire [Ruelland et al,. 2008].

- corrections des effets directionnels : le rayonnement réfléchi au niveau du capteur

dépend des conditions d’acquisition en particulier la position solaire et l’angle de

visée.

Mosaïque des images

La mosaïque consiste à créer une image unique à partir des images initiales. Dans cette étude,

elle est limitée à des images acquises à la même date. Elle est effectuée avec les pairs

d’images suivantes : MSS211-027/028 acquises en 1975 ; TM196-027/028 acquises en 1992,

et ETM+196-027/028 acquises en 2000.

Approche théorique et méthodologique de la Télédétection et du SIG pour la modélisation de

l’évolution de l’occupation du sol

48

2.1.3. Discussions des résultats de la classification de l’occupation des

Dans le document Impact du changement du mode d'occupation des sols sur le fonctionnement hydrogéochimique des grands bassins versants : cas du bassin versant de l'Ain (Page 57-63)