Stéphane Dupuy – Cirad UMR TETIS - stephane.dupuy@cirad.fr, Juin 2019

Contexte

L’équipe Cirad de l’UMR TETIS, au sein du CES Occupation des Sols du pôle THEIA, a mis au point le prototype de chaine de traitement Moringa pour cartographier l’occupation du sol dans les contextes variés des pays du Sud. Afin d’être plus facilement reproductible, elle est automatisée et son implémentation est réalisée avec des outils libres (Orfeo Toolbox, R, Python).

Ces travaux de cartographie à la Réunion sont réalisés dans le cadre du projet GABiR (Gestion Agricole des Biomasses à l’échelle de l’Ile de la Réunion) qui vise à proposer des outils de gestion innovante des biomasses agricoles à La Réunion.

Données d'intérêt

Pour la réalisation de ces cartes d'occupation des sols, des mosaïques à Très Haute Résolution Spatiale, réalisées à partir d'images Spot 6/7 et Pléiades ont été utilisées, ainsi qu'une série temporelle d’images à Haute Résolution Spatiale Sentinel-2 et Landsat-8 (pour une période allant de janvier à décembre 2018). Enfin, des données in situ sont également nécessaires.

Réalisation

La chaine Moringa a été utilisée pour cartographier les principales cultures mais également les espaces naturels et artificialisés à l’échelle de l’île. La méthode s’appuie sur l’utilisation conjointe d'une image à Très Haute Résolution Spatiale Spot6/7 ou Pléiades et de séries temporelles d’images à Haute Résolution Spatiale Sentinel-2 et Landsat-8 pour réaliser une classification combinant approche objet et fouille de données (Random Forest) entrainée par une base de données d’apprentissage collectée in situ.

Comme pour le millésime 2017, deux versions des cartes d’occupation du sol ont été produites : une version basée sur une mosaïque Spot6/7 d’une résolution spatiale de 1,5m et une autre version basée sur une mosaïque d’images Pléiades d’une résolution spatiale de 50cm. L’utilisation de ces mosaïques intervient au moment de la segmentation de l’image. Pour chaque version une classification a été réalisée pour chacun des 3 niveaux de la nomenclature soit un total de 6 cartes.

Mosaïques

Voir ici.

Base de données d'apprentissage

Pour ces cartes, la Base de Données (BD) terrain est issue :

• Pour les classes agricoles : 505 points de relevés de terrain effectués en 2018 et transmis par le syndicat du sucre dont la cohérence a été vérifiée par photo interprétation de l’image Pléiades de 2018. Le nombre de polygone était insuffisant, non avons donc ajouté d’autres points pour certaines classes (prairies, pomme de terre…). Pour cela, nous avons utilisé une sélection des polygones du RPG 2017 avec validation de la culture sur l’image Pléiades de 2018. Les polygones de vergers ont été repris de la BD de 2017 mais chaque parcelle a été vérifié sur l’image Pléiades de 2018.
• Pour les espaces naturels : Les polygones caractérisant les classes de la catégorie « espaces naturels » ont été photo-interprétés par rapport aux données SIG transmises par l’ONF. La nomenclature a été simplifiée et certaines classes renommées par rapport à 2017. En dehors du domaine géré par ONF des polygones ont été ajoutés par photo-interprétation ou repris de la BD de 2017. Les polygones pour la distinction des savanes (herbacées et arbustives) ont été améliorés grâces aux les connaissances de Xavier Amelot (CNRS), Béatrice Moppert et Quentin Rivière (Université de la Réunion).
• Pour les espaces artificialisés nous avons repris les mêmes polygones qu’en 2017. Ils sont issus de la BD Topo de l’IGN. Les cultures sous serre et ombrage ont été vérifiées sur l’image 2018 et les polygones pour lesquels les installations n’étaient plus visibles ont été supprimés.

Au total, 5620 polygones ont été utilisés.

Résultats de classification

Les cartes produites ont été validées avec l’ensemble de la BD terrain par la méthode de validation croisée qui consiste à comparer de façon itérative la classification obtenue avec une partie de la BD terrain mise préalablement de côté. Cette opération, effectuée 5 fois, permet d’obtenir des statistiques de validation des produits obtenus.

Pour les cartes produites avec la mosaïque Spot 6/7 :

• La classification de niveau 1 présente une précision globale de 97% et un indice de kappa de 0.95. Elle est disponible ici.
• La classification de niveau 2 présente une précision globale de 91% et un indice de kappa de 0.90. Elle est disponible ici.
• La classification de niveau 3 présente une précision globale de 83% et un indice de kappa de 0.85. Elle est disponible ici. 

Une version calculée à partir d'une mosaïque d'images Pléiades acquises en 2018 (en remplacement de Spot 6/7) est en cours de production et sera disponible prochainement. 

Une fiche décrivant les résultats d'une façon plus détaillée est disponible ici.