Modèle Numérique de Terrain
Le modèle numérique de terrain (MNT ou MNA) fournit une information altimétrique, c’ est une représentation numérique simplifiée de la surface du territoire. Intégrée dans le SIG cette information joue un rôle très important dans les méthodes d’ analyse spatiale en particulier pour la prise en compte de la morphologie du terrain. La disponibilité des modèles
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numériques de terrain est primordiale pour l'exécution des corrections géométriques et radiométriques du terrain sur des images de télédétection.
Il existe de nombreuses représentations possibles des surfaces sous forme de MNT dans les SIG, les deux formes essentielles recouvrent celles vues précédemment à savoir raster et vecteur.
MNT raster
Un MNT raster est une matrice d’ altitudes. Il s’ agit d’ un ensemble de valeurs numériques, régulièrement espacées. Chaque valeur d’ altitude représente une moyenne d’ un élément de surface de terrain. Cette distribution définit un maillage de la surface, la dimension de la maille définit la résolution planimétrique du MNT. Chaque point est au centre de la maille. Plus la résolution est grande plus le MNT est riche en détails topographiques. Les MNT raster peuvent être produit par différentes méthodes et à partir de source de données diverses (Gilliot, 2000):
à partir de courbes de niveau
On numérise des courbes de niveau d’ une carte papier qui donnent un ensemble d’ arcs. On détermine ensuite les intersections de ces arcs avec le maillage du MNT à produire. On obtient un ensemble de points côtés. Cet ensemble sert de point de départ à une interpolation des altitudes en chaque point du maillage afin de produire l’ ensemble du MNT recherché. Selon la densité des courbes de niveau et la méthode d’ interpolation utilisée des biais apparaissent. L’ utilisation des points côtés des cartes en plus des courbes de niveau peut permettre d’ améliorer un peu la qualité du MNT. La précision obtenue correspond en moyenne à la demi-équidistance entre les courbes initiales. Pour des courbes séparées en moyenne de 50 m on obtient un MNT précis à 25 m.
à partir de photographies aériennes
Il s’ agit d’ un long travail de photo-interprétation à l’ aide de couples d’ images stéréoscopiques et d’ un stéréo-restitueur.
à partir d’images numériques, satellitaires le plus souvent
La création de MNT à partir des données de télédétection se révèle efficace en coût et en temps. La télédétection dispose d'une variété de capteurs et de méthodologies pour la création de ces modèles. Il s’ agit de méthodes automatiques de traitement d’ images permettent de calculer l’ altitude à partir d’ un couple d’ images stéréoscopiques numériques ou de l'interférométrie radar. Le principe repose sur la recherche automatique pour tout pixel de l’ une des images de son homologue dans l’ autre image du couple stéréoscopique. Connaissant la position des deux pixels on en déduit la parallaxe, puis connaissant l’ altitude et l’ angle de prise de vue on en déduit l’ altitude du point.
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MNT vecteur
L’ alternative à une représentation raster est une représentation vecteur par une couverture polygonale. Le plus souvent, pour les MNT, le pavage de la surface est réalisé sur la base de triangles, on parle de triangulation. Ces MNT sont le plus souvent construit à partir d’ un semi de points irrégulier, dont la densité augmente avec la complexité du relief. Un tel découpage irrégulier reposant sur des triangles non recouvrant (tessellation de triangles) est souvent appellée TIN (Triangulated Irregular Network).
Différentes méthodes de découpage de l’ espace peuvent être utilisée pour produire ces MNT, telle que la triangulation de Delaunay14.
Précision d’un MNT
La précision finale du MNT dépend des données utilisées et de la méthode mis en oeuvre pour le fabriquer. Les TIN peuvent s’ avérer plus précis que les raster puisqu’ on peut densifier la couverture en fonction du relief.
Informations dérivées
A partir de l’ information altimétrique du MNT des cartes dites dérivées vont pouvoir être calculées, en particulier dans un objectif d’ analyse morphologique du milieu, comme par exemple : cartes de pentes, cartes d’ orientation et d’ ensoleillement, cartes d’ intervisibilité, bassins versants, profils, coupes de terrain...etc.
Spatiocarte Introduction
La procédure habituelle de production des cartes se base sur l'interprétation de photos aériennes ou d'images satellitaires, utilisées pour déterminer la nature et la position des objets qui doivent figurer sur la carte. Les données de télédétection sont utilisées pour la préparation de la carte, mais elles n'y figurent pas.
Depuis quelques années, on utilise également les données de télédétection comme fond de carte : une image satellitaire est corrigée géométriquement pour correspondre parfaitement au système de référence utilisé. Elle est ensuite travaillée pour des raisons thématiques (ex. : classification d’ images) ou esthétiques (ex. : compositions de couleur) et quelques annotations sont ajoutées pour faciliter la lecture du document (nom des villes, courbes de niveau, etc.).
Définition
Lors de la réalisation de cartes d’ images satellitaires, des techniques graphiques spécifiques permettent de combiner les données image avec des données vectorielles. L’ image satellitaire
14 Selon Gilliot (Gilliot, 2000), pour le cas des données provenant de courbes de niveau, il est préférable d'utiliser
forme un arrière-plan sur lequel les informations vectorielles sont imprimées, par exemple une échelle et une grille de degrés. Des données planimétriques et orographiques sont également utilisées pour améliorer la lisibilité et pour fournir des informations importantes. Pour une identification rapide des objets, on y ajoute des toponymes et autres inscriptions. C'est pourquoi ces données vectorielles doivent être soigneusement sélectionnées. En effet, une spatiocarte est un document cartographique ayant pour fond des données-images recueillies par les satellites d'observation de la terre, combinées ensuite avec des éléments annexes tirés par exemple, de cartes existantes ou de bases de données, ou résultant de l'interprétation des données-images elles-mêmes. C'est donc, en quelque sorte, une carte sur fond d'image spatioportée
Étapes de fabrication de spatiocarte
Il faut procéder à la vérification des niveaux de gris de l'image et au calibrage des images, si plus d'une scène est nécessaire. En effet, le calibrage permet d'obtenir une certaine constance dans les couleurs pour un même phénomène ou un même objet sur les différentes images. Afin d'éliminer les déformations occasionnées par la courbure de la terre et par les mouvements des capteurs, la correction géométrique est nécessaire. À la suite de l'ajustement spectral (les niveaux de gris) et spatial (la géométrie), il convient de sélectionner les bandes spectrales à utiliser pour la création des images en couleur (le composé coloré).
Une fois l'image traitée et validée, il faut procéder à son interprétation. C'est-à-dire confirmer la gradation des couleurs et associer chacune d'elles à un couvert naturel particulier. L'interprétation de l'image permet de structurer la légende qui servira de guide de compréhension de l'image.
Lorsque la structure de la légende est déterminée, il faut décider de la représentation graphique de chaque élément sur la spatiocarte, donc c'est l'habillage de la spatiocarte (Figure 2-8).
Objectifs des spatiocartes
La spatiocarte est un mélange de deux types de représentation du territoire à savoir la carte et l'image. Elle permet d'avoir à la fois la réalité actuelle de l'organisation des milieux naturels et une interprétation de base qui facilite la lecture de l'image tout en laissant la place à d'autres interprétations. La spatiocarte est donc un outil de planification fort appréciable puisque elle fait parler les images.
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Figure 2-8 Étapes de réalisation d'une spatiocarte
Choix des images satellite (dates appropriées) Calibrage des images (si plus d'une scène est utilisée)
Correction géométrique
Choix des bandes spectrales appropriées en vue de créer le composé coloré Accentuation du contraste (si nécessaire)
Validation des images (à l'aide de photos aériennes ou documents de terrain)
Interprétation des images
Fabrication de la légende (guide de compréhension) Ajout des éléments
d'interprétation sur l'image Ajout des éléments cartographiques d'autres sources sur l'image Habillage de la spatiocarte (représentation graphique)
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Conclusion
La combinaison des données de différentes sources et de différents types que nous venons de décrire, ne constitue que la pointe de l'iceberg pour l'intégration de données et l'analyse. Dans un environnement numérique, où toutes les sources de données sont géométriquement liées à une base géographique commune, le potentiel pour l'extraction de l'information est très grand. Ceci définit le principe de l'analyse numérique dans un système d'information géographique (SIG). Toutes les données qui peuvent être repérées dans un système de coordonnées géographiques communes sont susceptibles d'être utilisées dans ce type d'environnement. Un MEN n'est qu'un exemple de ce type de données. Des cartes de types de sols, de classes de surfaces, de types de forêts, du réseau routier, etc. en sont des exemples parmi tant d'autres. Il est aussi possible d'utiliser dans un SIG, le résultat d'une classification de données de télédétection sous forme de carte afin de faire la mise à jour des cartes existantes. En résumé, l'analyse de diverses sources de données combinées permet d'en extraire de meilleures et plus précises informations. On profite donc d'une synergie entre les types de données. Les utilisations et le potentiel de cette analyse sont incalculables.
Récemment, il y a eu une révolution dans la disponibilité d'information et dans le développement et l'application des outils pour contrôler l'information. Les besoins de l'information sur la biodiversité sont beaucoup et variés.
Toute base de données qui traite l'information sur la biodiversité doit être géographiquement référencée, et en mesure de prédire où de nouvelles populations des espèces en voie de disparition avec une gamme limitée pourraient être prévues, indiquant potentiellement les points chauds (hot spots).
L'utilisation de la géomatique constitue un outil important pour surveiller la biodiversité. En effet, les Système d'Information Géographique, qui est adapté à de grandes variétés de données spatiales et attributaires, offre la possibilité d'intégration de données multiples et de l'analyse spatiale. L'information incluse dans des SIG est employée pour viser des aperçus et des arrangements de surveillance. Les données sur des espèces et distribution d'habitat de différentes dates permettre la surveillance de l'endroit et l'ampleur du changement.
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