Jeu de données

Zones d’intérêt

T

ABLEAU

2.1 – Principales caractéristiques des trois zones étudiées.

Surface (km

²

) Dates Min. altitude Max. altitude

Alpes 9216 117 200 4100

Pyrénées 12100 30 250 3300

Atlas 14625 24 100 4080

Les Alpes Françaises La première zone d’intérêt est située près de Grenoble, France (Figure2.12,

Table2.1). Une zone de 100 km par 80 km a été définie (400 x 320 pixel à 250 m de résolution) qui

comprend la ville de Grenoble à l’Ouest et le dôme des Ecrins (4000 m d’altitude) au Sud-Est de

l’image. Cette zone est composée de terrains répartis sur un grand panel d’altitudes (de 200 à 4000

m avec une altitude moyenne de 1440 m). Une grande variété de surfaces est présente incluant

des zones urbaines de forte densité, des terres agricoles et différentes morphologies d’altitude.

La période d’observation s’étend de l’hiver 2013 au printemps 2016 avec les trois capteurs

précé-demment évoqués utilisés en référence. Un total de 117 acquisitions (77 recouvrant des données

MODSCAG) ont été effectuées à différentes dates de ces quatre années permettant la couverture

CHAPITRE 2. TÉLÉDÉTECTION OPTIQUE DES SURFACES ENNEIGÉES

F

IGURE

2.12 – Les trois zones d’intérêt situées dans les Alpes françaises (a), les Pyrénées (b) et l’Atlas

maro-cain (c). Les types de sols présentés sur la droite proviennent des données Corine Land Cover pour les Alpes

et les Pyrénées à une résolution spatiale de 30 m. Dans le cas de l’Atlas marocain ces données proviennent

de classifications MODIS à une résolution spatiale de 500 m et décrite dansChannan et al.[2014]

d’une large variété d’altitudes de la ligne de neige (de 300 m à plus de 2500 m) ainsi que de types

de neiges (ex. neige fraiche pendant l’hiver et neige sale ou période de fonte sur le reste de l’année)

Les Pyrénées La zone d’intérêt dans les Pyrénées se situe à la frontière entre la France et

l’Es-pagne et recouvre intégralement l’Andorre. Une large zone de 110 km par 110 km correspondant

à 440 par 440 pixels de MODIS est utilisée dans cette étude. La période d’observation, utilisant

SPOT4 Take-5 et LANDSAT-8 en image de référence, couvre les hivers 2013, 2014 et 2015 avec un

total de 30 dates. Aucune ville d’ampleur n’est visible dans la zone. La plage d’altitudes observables

s’étend de 250 à 3000 m avec une altitude moyenne de 532 m. Le morphotype principal est

com-posé de forêts et de plaines contrairement aux Alpes qui présentent un morphotype plus rocheux

en altitude. MODSCAG n’est disponible que pour 9 dates de cet ensemble, les autres dates n’étant

soit pas comprises dans les données produites, soit présentant de larges artefacts ne permettant

pas d’effectuer une comparaison de qualité.

Le haut Atlas marocain La troisième zone d’intérêt défini dans le cadre de cette étude se trouve

au Maroc. Avec Marrakech à l’Ouest et mesurant 125 par 117 km, cette zone correspond à une tuile

de SPOT-4 couvrant le sud de la chaine de l’Atlas. L’altitude moyenne est de 1012 m et est dominée

par le pic Toubkal qui culmine à 4160 m. La présence d’un climat chaud et aride entraine une rare

présence de neige à basse altitude, celle-ci étant le plus souvent limitée aux plus hauts massifs.

CHAPITRE 2. TÉLÉDÉTECTION OPTIQUE DES SURFACES ENNEIGÉES

SPOT4 et SPOT5 lors de l’expérimentation Take-5 avec un temps de retour de cinq jours. Les

ré-flectances de surface de SPOT4 Take-5 sont disponibles avec une résolution spatiale de 20 m. Les

caractéristiques de SPOT5 Take-5 sont identiques excepté pour la résolution spatiale qui est de

10 m. Dans le but d’augmenter la base de données, des acquisitions LANDSAT-8 avec une

réso-lution spatiale de 30 m et un temps de retour de 8-16 jours ont également été utilisées. Les

don-nées LANDSAT-8 couvrent l’intégralité de la période d’étude des Alpes et des Pyrédon-nées et sont par

conséquent intercalées avec les jeux de données SPOT4 et SPOT5.

F

IGURE

2.13 – Workflow de la méthodologie utilisé dans cette étude pour produire des cartes de SCF

com-parables à une résolution spatiale de 250 m. La ligne du haut décrit la méthode d’agrégation pour les cartes

de référence basées initialement sur un seuillage du NDSI avec un rendu binaire. Les autres lignes détaillent

la méthodologie des différents produits de neige MODIS : depuis les bandes à 500 m pour MOD10A1 (C5 et

C6) et MODSCAG, les sept bandes fusionnées à 250 m pour MODImLAB, LMM

_pure

et NDSI

_atopcor

.

Les cartes de neige binaires correspondantes utilisées pour le calcul de la SCF de référence

pour les pixels MODIS sont produites à partir d’un post traitement des données en utilisant la

chaine de traitement Let-It-Snow [Gascoin et al.,2018]. Cette détection de la neige est basée sur

un seuillage du NDSI tel que décrit dans la partie2.4.1et sur les réflectances dans la bande

corres-pondant au rouge. Ce critère sur les réflectances dans le rouge est utilisé pour éviter la détection

comme neige de pixel correspondant à de l’eau (rivières, lacs). Toutes les réflectances utilisées

CHAPITRE 2. TÉLÉDÉTECTION OPTIQUE DES SURFACES ENNEIGÉES

sont topographiquement corrigées et considérées comme des réflectances de surface. Un premier

passage est fait sur l’ensemble des pixels avec un premier seuillage qui évite toute fausse détection

de neige afin de déterminer l’altitude de la ligne de neige à partir d’un MNT. Un second passage

avec des seuils plus fins, permettant une meilleure détection des pixels mixés, est ensuite effectué

sur l’ensemble des pixels ayant une altitude supérieure à la ligne de neige. Une carte de

couver-ture nuageuse est également produite. Le résultat de ces cartes est ainsi binaire, c’est-à-dire qu’un

pixel est considéré soit comme intégralement couvert de neige, soit comme complètement libre

de neige.

L’effet statistique liée à l’agrégation (Figure2.13) assure que la variance de la fraction de neige

sub-pixellaire diminue en fonction du nombre de pixels utilisés pour la calculer. L’utilisation d’une

approche binaire pour la référence implique que la résolution spatiale de cette dernière doit être

suffisamment importante face à la résolution spatiale du produit que l’on souhaite évaluer. Dans

le cas de MODIS, un produit SCF à 250 m est la plus haute résolution disponible à la comparaison.

L’agrégation des pixels de référence entrainera la comparaison d’un pixel MODIS face à 625 pixels

issus de SPOT5 Take-5, 156.25 pixels SPOT4 Take-5 ou encore 69.4 pixels issus de LANDSAT-8. Ces

cartes de couverture neigeuse fractionnelles seront par la suite utilisées comme référence pour les

prochaines sections.

Dans le document Fusion de données de télédétection haute résolution pour le suivi de la neige (Page 64-67)