Les premiers programmes d'étude, ainsi que les premières bases de données afférentes, ont été menés aux États-Unis dès les années 1970.
International Géosphère Biosphère Program [IGBP] : initié en 1987 par l'International
Council for Science alors qu'émergeait une recherche collaborative internationale, l'IGBP1est
un programme de recherche dédié au phénomène du changement climatique. Son objectif est de fournir une connaissance scientifique afin d'améliorer la durabilité de la Terre vivante. Il étudie les interactions entre les processus biologiques, physiques et chimiques ainsi que l'interaction avec les systèmes humains et collabore avec d'autres programmes pour développer et améliorer la compréhension nécessaire pour répondre au changement global. Ses recherches se concentrent donc sur l'analyse des processus physiques, chimiques et biologiques interactifs définissant les dynamiques du système Terre, les variations observées sur ces dynamiques et le rôle des activités humaines sur ces changements.
1
http ://www.igbp.kva.se/, consulté le 08.10.2008.
2
USGS : a pour but de fournir des informations scientifiques fiables permettant de décrire et de comprendre la Terre; de minimiser les pertes en vie et en propriété résultant de désastres naturels; de gérer les ressources en eau, biologiques, minérales et l'énergie; et d'améliorer et protéger la qualité de vie (http ://www.usgs.gov, consulté le 08.10.2008).
L'IGBP a développé une base de données de couvertures terrestres contenant 17
classes de biomes, distribuée par l'U.S. Geological Survey [USGS]2 EROS Data Center3. La
base de donnée IGBP est dérivée de l'imagerie géo-référencée du NOAA Advanced Very High Résolution Radiometer [NOAA-AVHRR] et classifiée en biomes par des experts (tableau A.1).
Les cartes de couvertures terrestres dérivées de l'imagerie NOAA-AVHRR sont appropriées pour l'analyse de grandes zones à de petites échelles. La base de données IGBP-1km peut être téléchargée à partir du site Internet de l'USGS EROS Data Center.
Classe Biome
0 Eau
1 Forets résistantes et épines
2 Forets résistantes à grosses feuilles 3 Forets caduques à épines
4 Forets caduque à grosses feuilles 5 Forets mixtes
6 Terres arbustives closes 7 Terres arbustives 8 Savanes boisées
9 Savanes
10 Terres herbacées
11 Zones humides permanentes 12 Terres cultivées
13 Urbanisées et construits
14 Terres cultivées et mosaïques de végétation naturelle 15 Glasses et neiges éternelles
16 Déserts ou terres peu végetalisées 17 Non classé
Tab. A.1. Les 17 biomes de l'IGBP.
Source : IGBP, http ://www.igbp.kva.se/, consulté le 08.10.2008.
3
Eros Data Center : les données disponibles sur le site sont des données aériennes, satellites, topographiques, de couverture terrestre ou des cartes. En ce qui concerne les données satellites4
, sont disponibles les bases de données AVHRR, Global Land Survey [GLS] et Landsat ETM+, MSS et TM.
AVHRR : cette base de données contient des données multi spectrales 1-km à partir des satellites NOAA (images de 1979 à nos jours). C'est un système de scanner croisé avec cinq bandes spectrales d'une résolution de 1.1-km. Les données obtenues présentent des opportunités pour étudier et surveiller les conditions de végétation dans les écosystèmes tels que les forêts, les toundras et les terres herbacées. Les applications peuvent être l'évaluation de l'agriculture, la cartographie des couvertures terrestres, la production de cartes image de larges zones telles que des pays ou des continents, et la recherche des couvertures neigeuses régionales ou continentales.
Landsat : le programme Landsat est un des plus anciens programmes d'observation de la surface terrestre des États-Unis. Sept satellites Landsat ont été lancés depuis le 23 juillet 1972. Le dernier, Landsat 7, a été lancé le 15 avril 1999. Les images récoltées constituent des ressources uniques pour l'étude des changements climatiques, l'utilisation des sols, la cartographie, la gestion de l'habitat etc,…
Landsat ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) : elle contient des données multi spectrales haute résolution (15 à 60 m) à partir de Landsat 7 de 1999 à aujourd'hui.
Landsat MSS (Multi spectral Scanner) : elle contient des données multi spectrales de 80 m issues de Landsat 1 et 2 de 1972 à 1992.
Landsat TM (Thematic Mapper) : elle contient des données multi spectrales de 30 à 120 m à partir de Landsat 4 et 5 de 1982 à nos jours.
4
GLS : la base de données GLS 2005 correspond à une collection de 9 500 images satellites collectées entre 2004 et 2007 et couvrant les masses de terre. GLS 2005 utilise principalement Landsat 5 et 7. Il s'agit de la dernière base de données de type Landsat. Existent également GLS 75, GLS 90 et GLS 2000 connus sous le nom de Geocover.
En ce qui concerne les couvertures terrestres5, la base de données de référence est le
National Land Cover Dataset 1992 [NLCD92]6
, schéma de classification de couvertures terrestres en 21 catégories avec une résolution spatiale de 30 m.
Toutes ces données peuvent être trouvées notamment sur le site Earth Explorer7, outil
complet de recherche et commande pour des photos aériennes, des données topographiques et des produits satellites distribués par l'USGS. Les données sont mondiales, elles sont payantes mais consultables gratuitement; ou encore sur Glovis8, outil de recherche de données satellites.
Land Cover Characterisation Program [LCCP] : l'USGS National Mapping Division a initié le LCCP en réponse aux besoins en données concernant les couvertures terrestres et la végétation pour inventaire, surveillance, modélisation et gestion. L'objectif général du programme est une base de données multi-échelles, multi-objectifs de caractéristiques terrestres. Les composants à petite échelle utilisent des images satellites issues du NOAA-AVHRR. Landsat TM est la source de composants d'échelle intermédiaire et le LCCP s'est construit à partir de l'héritage de l'USGS Land Use and Land Cover Program.
5
La résolution plus fine de la base de donnée NLCD a été créée comme faisant partie d'un projet de coopération entre l'USGS et l'EPA. Cet effort conjoint a permis de classifier l'imagerie LANDSAT TM, d'une résolution de 30 m, de sorte à produire une carte de couverture terrestre pour chaque État en utilisant un schéma cohérent de classification usage de la terre / type de couverture. Cette classification, fondée sur la classification d'Anderson, contient 21 classes de couvertures.
http ://edc.usgs.gov/Product/landcover.html, consulté le 08.10.2008.
6
http ://edc.usgs.gov/Product/land over/nlcd.html, consulté le 09.10.2008.
7
http ://edcsns17.cr.usgs.gov/EarthExplorer, consulté le 09.10.2008.
8
Classification d'Anderson : les besoins provenant des agences fédérales d'une vue d'ensemble des utilisations des sols et de leurs couvertures (ainsi que des tendances) ont conduit à la formation d'une inter-agence Steering Committee on Land Use information and Classification en 1971 (Anderson et al. [2]). Le travail du comité, composé de représentants issus du Geological Survey de l'U.S.DOI, de la NASA, du Soil Conservation Service de l'US Department of Agriculture, de l'Association of American Geographers et de l'International Geographical Union, a été soutenu par la NASA et le DOI et coordonné par l'USGS.
Plusieurs systèmes de classification, conçus pour ou adaptables aux techniques d'imagerie spatiale, ont servi de base à la discussion qui s'est tenue à la Conférence on Land Use Information ans Classification à Washington, D.C., du 28 au 30 juin 1971. Deux systèmes de classification initialement proposés par James R. Anderson pour la conférence ont été conçus pour placer une résilience majeure sur l'imagerie spatiale, bien que des sources d'information supplémentaires soient supposées disponibles pour la version la plus élaborée.
Le système de classification pour le New York State Land Use and Natural Resource Inventory, développé principalement au Center for Aerial Photographic Studies à l'Université de Cornell, a été conçu pour des photographies aériennes à l'échelle 1 : 24 000 puis adapté pour être utilisable sur l'ensemble du continent. Ernest E. Hardy et John T. Roach ont été invités à collaborer à la préparation du cadre définitif de la classification proposée. Les définitions des catégories d'utilisation des terres utilisées à New York ont été revues et corrigées de façon à les rendre applicables à tout le territoire. La classification résultante, tableau A.2, a été présentée dans l'U.S. Geological Survey Circular 671.
La taille de la zone minimale pouvant être décrite comme faisant partie de n'importe quelle catégorie d'utilisation des sols dépend en partie de l'échelle et de la résolution des données (tableau A.3) d'imagerie spatiale d'origine, ou des autres sources de données à partir desquelles les usages des sols sont identifiés et interprétés.
Les informations aux niveaux I et II devraient généralement être intéressantes pour les utilisateurs cherchant des données à l'échelle de la nation, inter-état ou de l'État. Des données d'utilisation et de couverture des sols plus détaillées comme celles catégorisées aux niveaux III et IV seront plutôt utilisées par ceux cherchant des informations locales au niveau intra-État, régional, du comté ou municipal. Etre capable d'agréger des catégories plus détaillées
dans celles classées au niveau II, adopté par l'USGS, est souhaitable pour que la classification soit utile.
Depuis les années 1990, l'UE s'est également lancée dans des programmes environnementaux et de protection de la biodiversité dont une partie des activités est dédiée à la surveillance et au reporting de l'état de l'environnement. Des bases de données proches de celles utilisées aux États-Unis, et parfois basées sur des images et cartographies américaines, ont ainsi vu le jour.
Niveau I Niveau II
1. Terrains urbanisés ou construits 1.1 Résidentiel
1.2 Services commercial 1.3 Industriel
1.4 Transport, communication et facilité . 1.5 Complexes industriel et commerciaux 1.6 Terrains mixtes urbanisés ou construits 1.7 Autres terrains urbanisés ou construits
2. Terrains agricoles 2.1 Cultures pâturages
2.2 Vergers, bosquets, vignobles, pépinières, zones horticoles ornementales
2.3 Opération d’alimentation confinée 2.4 Autres terres agricoles
3. Pâturages 3.1 Pâturages herbacés
3.2 Pâturages d »arbustes et de buissons 3.3 Pâturages mixtes
4. Forets 4.1 Forets à feuilles caduques
4,2 Forets à feuilles persistantes 4.3 Forets mixtes
5. Eaux 5.1 Courants et canaux
5.2 Lacs 5.3 Réservoirs 5.4 Baies et estuaires
6. Zone humides 6.1 Zones humides boisées
6.2 zones humides non boisées
7. Terres désertiques 7.1 Désert de sel
7.2 Plages 7.3 Etendues sablonneuses 7.4 roches nues 7.5 Carrières gravières 7.6 Zones de transition 7.7 Désert mixtes
8.1 Toundras d’arbustes et de buissons 8.2 Toundras herbacées
8.3 Toundras vierges 8.4 Toundras humides 8.5 Toundras mixtes
8. Neiges et glasses éternelles 9.1 Champs de neiges éternelles 9.2 Glaciers
Tab. A.2 Classification d'Anderson.
Niveau
classification Caractéristique des données
I
Données de type LANDSAT
II
Données de haute altitude de 12 400 m ou au-delà (échelle inférieure à 1 : 80 000)
III
Données de moyenne altitude prises entre 3 100 m et 12 400 m (échelle de 1 : 20 000 à 1 : 80 000)
IV
Données de basse altitude, en dessous de 3 100 m (échelle supérieure à 1 : 20 000)
Tab. A.3. Résolution des données spatiales à utiliser dans la classification d'Anderson.