[OSM-talk-fr] Perspective d'établissement de la couverture du sol à partir des images Sentinel 2

[Jordi Inglada]

Bonjour,

En lisant les réactions au message de Sébastien, je me rends compte
qu'il y a quelques éléments qui ne sont pas clairs du tout dans ce que
j'ai écrit dans mon billet.

Je vais essayer d'y répondre. Mais tout d'abord, je voudrais laisser
bien clair que je ne parle pas du tout au nom du CNES ni du CESBIO, même
si je mène certaines de ces activités dans le cadre de mon travail.

En plus, je viens de m'abonner à la liste et je ne connais pas forcément
votre façon de fonctionner. Excusez-moi par avance.


1 Concernant le contenu des images Sentinel-2
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  L'idée n'était pas du tout d'utiliser les images comme support visuel
  pour la cartographie avec JOSM ou autre outil, mais de les faire
  rentrer dans des processus de cartographie automatique de l'occupation
  des sols.

  Par occupation des sols j'entends le type de nomenclature qui est
  utilisée pour Corine Land Cover, par exemple.

  La résolution effective de telles cartes serait de 10 m. En effet, les
  bandes spectrales utiles ont cette résolution là.

  On ne pourra donc pas cartographier les sentiers, ni les rues dans les
  zones urbaines, mais on peut distinguer les forêts en
  caducs/persistants, détecter les surfaces en eau, etc.


2 Concernant le volume et le niveau de traitement des données disponibles
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  En France, le Pôle THEIA ([http://www.theia-land.fr/]) fournira des
  images ortho-rectifiées et corrigées des effets atmosphériques. C'est
  ce qu'on appelle le niveau 2A. Ces images sont accompagnées de masques
  de nuages, neige et plans d'eau. Ce type de produit est déjà fourni
  pour les données Landsat-8 acquises sur la France.

  Il y aura aussi un niveau de traitement 3A qui consiste à générer des
  images sans nuages en faisant une composition de toutes les images de
  niveau 2A disponibles dans une période donnée. Cela veut dire qu'on
  pourrait avoir une image sans nuage par mois, par exemple. Je pense
  que les caractéristiques de ces produits ne sont pas encore
  complètement définies.

  Si on travaille avec une image par mois, le volume est bien plus
  gérable, mais si on veut faire des traitements automatiques il vaut
  mieux utiliser les images de niveau 2. Nous avons des outils (libres)
  pour boucher les trous des nuages du niveau 2 par interpolation
  temporelle : [http://tully.ups-tlse.fr/jordi/temporalgapfilling]


3 Sur la qualité des classifications automatiques
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  J'ai vu ici ([http://www.openstreetmap.org/user/Pieren/diary/28132])
  un commentaire sur des expériences précédentes sur la génération
  automatique de cartes d'occupation des sols pour OSM.

  La grosse nouveauté avec les données Sentinel-2 est la fréquence
  temporelle d'acquisition. L'idée n'est donc pas de produire des cartes
  avec une seule image, mais plutôt d'utiliser des séries temporelles,
  ce qui permet de bien distinguer différents types de surfaces.

  Pour ce qui concerne la nomenclature des cartes, quelqu'un disait "il
  n'y a pas de correspondance exacte entre la notion de land cover selon
  sentinel et celles d'OSM". En fait, les méthodes qu'on propose dans
  nos outils, se basent sur de l'apprentissage et on peut choisir les
  classes que l'on veut si on a des points de l'image pour lesquels on
  connaît la classe.

  Dans la pratique, la plupart des nomenclatures utilisées mélangent
  joyeusement "occupation" et "utilisation" des sols, mais ceci n'est
  pas un problème si cela remplit le besoin de l'utilisateur de la
  carte.


4 Sur le type de produit possible
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  A minima, on pourrait imaginer d'utiliser les images Sentinel pour
  détecter les zones de changements et focaliser les efforts de
  cartographie manuelle sur ces zones. Ceci peut être utile pour la
  cartographie rapide en cas de crise (comparaison d'images avant/après
  événement).

  Ensuite, j'imagine que des cartes avec des nomenclatures simplifiées
  (urbain dense, urbain résidentiel, agricole, forêt, sol nu) pourraient
  déjà être utiles dans certaines zones. Ce type de cartographie mis à
  jour de façon annuelle permettrait de détecter des zones de transition
  de classes. Je suppose que le passage de végétation à sol nu ou urbain
  peut indiquer des endroits où il faut regarder en détail et mettre à
  jour par d'autres méthodes.

  Mais ce qui serait aussi très intéressant serait d'essayer de
  travailler avec des nomenclatures plus fines (essences de forêts,
  types de cultures, distinction friches/forêts). Pour y arriver il est
  très important d'avoir de la donnée terrain pour alimenter les
  algorithmes d'apprentissage automatique. En clair, cela veut dire
  qu'on dessine quelques polygones pour lesquels on connaît la classe,
  et l'algorithme apprend dessus.


5 Sur la puissance de calcul nécessaire
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  Même si les images Sentinel couvriront de grandes surfaces très
  souvent, leur distribution se fera par tuiles (de 100km de côté, je
  crois). Il est donc tout à fait envisageable de traiter des zones
  restreintes. Les outils que j'évoque tournent sur des PC standards et
  quelques heures de calcul suffisent pour traiter une année de données
  sur une tuile de 100km.

Voilà! J'espère que ces informations peuvent aider à mieux comprendre
les possibilités des données Sentinel combinées à des logiciels libres
de traitement d'images satellite comme l'Orfeo Toolbox.

Je ne connais pas le fonctionnement de la communauté OSM. Il y a sans
doute des besoins et des contraintes que je ne connais pas. Je
comprends aussi que ce n'est pas parce qu'il y a des images et des
outils que les choses vont se faire, mais je pense qu'on est plusieurs
dans le domaine de l'imagerie de télédétection qui avons envie de
contribuer.

Si vous voulez en savoir plus sur les outils et les méthodes que nous développons au CESBIO, n'hésitez pas à :

1. aller faire un tour sur le site de l'OTB : http://www.orfeo-toolbox.org/ pour découvrir les outils utilisés
2. regarder quelques documents qui vous permettront de vous familiariser avec nos travaux en cours :
   - http://jordiinglada.net/stok/large-scale-land-cover-slides.pdf
   - http://jordiinglada.net/stok/activites-ocs.pdf
   - http://jordiinglada.net/stok/land_cover_poster.pdf
   - http://jordiinglada.net/stok/take5_poster.pdf
   - http://jordiinglada.net/stok/s2agri_exploration_poster.pdf

Au plaisir de recevoir des retours de votre part.

Jordi