REP-SAHEL Cartographie de l`occupation des sols Note technique

REP-SAHEL
Cartographie de l’occupation des sols
Note technique
Contexte
La nécessité de documenter l'état des écosystèmes locaux apparaît chaque jour un peu plus. Cela est
particulièrement vrai dans les régions sahéliennes, où le changement d’occupation du sol a pris une
ampleur sans précédent au cours des décennies récentes.
Dans ces zones, la classification et la caractérisation normalisée des unités d’occupation de sols qui
composent un tel territoire en vue d’améliorer la connaissance de l’état des ressources naturelles
constituent la première étape dans la mise en œuvre des actions de préservation et gestion durable
des écosystèmes.Cette connaissance est cruciale pour mieux guider les processus de prise de
décision et améliorer les conditions de vie des populations.
Malgré la forte demande pour ce type d'information dans la plupart de cespays, les données sont
généralement manquantes, obsolètes ou non conformes. En effet, ces différents types d'applications
nécessitent des légendes et des systèmes de classification et de caractérisation standardisés qui
permettent la comparabilité spatiale et temporelle des cartes d'occupation des sols.
Le projet REP-Sahel s’est fixé comme l’un des objectifs opérationnels l’élaboration d’une carte
d’occupation de sol pour la zone d’action. La présente note donne une idée générale sur la
méthodologie adoptée pour la cartographie thématique ainsi que l’organisation de la chaine de
production.
1. Aspect organisationnel
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Lieu : Institution nationale (partenaire REP-SAHEL)
Personnes impliquées :
o Expert de l’institution nationale (coordination et suivi) : Télédétection/Ecologie
o Spécialiste Télédétection/SIG
Jeunes chercheurs / stagiaires
o Spécialiste Ecologie/Foresterie
o Expert de l’OSS (appui, accompagnement…)
L’OSS assurera l’appui technique nécessaire pour le démarrage du processus de cartographie, le suivi
des activités et la validation des produits à travers des visites/ateliers périodiques.
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2. Matériel nécessaire
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2 stations de travail
Logiciels de télédétection : Opensource (ORFEOToolbox, ILWIS…)
Logiciel SIG : Open source (QGIS, gvSIG…)
Logiciels
existants
+ chez les institutions
partenaires
(ENVI,
ArcGIS…)
3. Données nécessaires
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Images satellitaires LANDSAT (résolution 30m): couverture complète, 2 dates (max de
végétation et min de végétation)
Cartes, statistiques, inventaires disponibles (forets, végétation, agriculture,…)
Données très hautes résolution accessible sur internet
Les données LANDSAT seront téléchargées par l’OSS et fournies aux équipes techniques chargées de
la mise en œuvre de cette activité.
Les cartes et les informations disponibles font l'objet d'inventaires menés au niveau
national(Réalisation d’un inventaire pour identifier et collecter les données et les informations
existantes) etseront donc fournies par l’OSS. Ces données, ainsi que les images très hautes
résolution, seront utilisées pour guider le processus de classification et valider les résultats.
4. Approche de cartographie
La méthodologie de cartographie proposéeest basée sur le traitement de données LANDSAT 5 et 8
(2013, 2011 et éventuellement 2009). Ces données LANDSAT seront téléchargées et fournies par
l’OSS.
La phase de prétraitementregroupeà un ensemble d'opérations consistant à rendre des données
brutes aptes à une analyse thématique. Les images Landsat sont fournies dans la plupart des cas avec
une correction radiométrique et géométrique systématique (Level 1T) en intégrant les points de
contrôle et en utilisant un modèle d'élévation numérique (DEM) pour une précision topographique.
Parfois les pré-traitements effectués par le fournisseur des données de satellite ne sont pas
suffisants, ainsi un calibrage radiométrique peut être appliqué par l'équipe du projet, de manière à
permettre la discrimination la plus efficace des unités d'occupation du sol. Des techniques de
l'amélioration de contraste et de filtrage seront utilisées et définies par les photo-interprètes pour
faciliter la tâche. Enfin, on peut rassembler les données en une seule image mosaïquée de la zone
d’étude.
Le processus de classificationcommence par l’élaboration d’une nomenclature et des classes
prédéfinies d’occupations en utilisant le système LCCS qui va permettre de définir et arrêter la
légende. On passe ensuite à l’analyse de la signature spectrale des différentes unités de de la
couverture terrestrequi est une étape importante pour le choix des canaux des scènes Landsat. Dans
cette étape, on peut travailler avec les bandes 1, 2, 3 et 4 (2, 3, 4 et 5 pour Landsat 8) : visible +
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proche infrarouge, dans cette combinaison l’aspect visuel naturel des différentes unités paysagères
est mieux représenté et traduit la réalité du terrain.
On passe à la réalisation d’une classification automatique en regroupant ensuite les classes selon la
légende préétablie. Cette opération peut être guidée par les images très haute résolution de Google
Earth ainsi que des classifications d’occupation du sol existantes (GlobCover, GLC2000…) ou des
cartes thématiques locales. Cette classification va permettre de passer des images satellitaires à des
cartes d’occupation de sol
L’étape post-classification est nécessaire pour valider les résultats de la classification automatique.
L’analyse ne repose pas uniquement sur le contenu de l’image numérique mais aussi sur des
informations connexes.La validation se fera en partie par une vérité terrain et des données très
hautes résolution disponible sur internet.
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5. Organisation du chantier de production
Dans ce qui suit, l’organisation générale du chantier de production est proposée. Cette organisation
donne les grandes lignes des étapes de production et met l’accent sur les questions d’ordre pratique.
Chaque institution partenaire concernée l’adaptera a ses spécifiés.
1) Création d’une base de données images
o Décompression et structuration des scènes
o Création des répertoires (selon la grille d'acquisition WRS, par date, scènes classées/non
classées…)
2) Validation de la qualité des images (caractéristiques géométriques et radiométriques) :
o Référence spatiale
o Taux de saturation
o Couverture nuageuse…
Des opérations de prétraitement peuvent être appliquées si nécessaire : correction
géométrique, calibrage radiométrique…
3) Classification automatique (non supervisée)
o Création de la combinaison de bandes à utiliser : 8 bandes (3 visibles + 1 procheinfrarouge) X 2 dates
o Choix de l’algorithme : ISODATA ou K-MEAN
o Choix du nombre de classes (double du nombre souhaité) = 50 ~ 60
o Choix du nombre maximal des itérations (k) = 15 ~ 20
4) Evaluation et validation des résultats de classification
o Comparaison visuelle avec des données exogènes (images très hautes résolutions, dires
d’experts…)
o Comparaison des superficies obtenues avec des données exogènes (statistiques
agricoles…).
o Comparaison des populations de pixels provenant des parcelles de reference avec celles
provenant de la classification obtenue
o Elaboration d’une matrice de confusion
5) Mosaïquage et harmonisation de la classification
o Assemblement les images classées dans un seul raster
o Harmonisation des classes pour enlever les incohérences dues aux limites des scènes (en
parallèle avec l’étape 6).
6) Groupement des classes en se basant sur la légende arrêtée (annexe 1)
o Fusion des classes similaires
o Affectation de chaque groupe de classes à l’élément approprié de la légende
7) Traitement cartographique et habillage (lissage, ajout des couches connexes…)
o Export des résultats dans un format vectoriel
o Lissage des entités vectorielles
o Ajout des couches connexes (routes toponymie…)
o Habillage cartographique (pour la version papier)
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Annexe 1
Légende proposée
Classe
Descriptif
Forêt claire
Végétation ligneuse de stature moyenne, à couvert ouvert et clair, et laissant largement filtrer la
lumière. La plupart des espèces a le feuillage caduc. La strate graminée est en général peu
dense ou en mélange avec une autre végétation herbacée. Le sous-bois est ordinairement
discontinu et très largement ouvert ou nul. Le volume est compris en 60 et 100 m3/ha. Dans
les formations non dégradées, la hauteur dominante est supérieure à 12 m (source Normes
Techniques d'Inventaire forestier, DNEF-Mali). Ce type de forêt ne se situe pas sur le réseau
hydrographique.
Forêt dense
Ce type de forêt aurait les mêmes caractéristiques que les forêts galeries mais éloignées du
réseau hydrographique.
Végétation à couvert fermé, de stature moyenne, constituée de plusieurs strates qui forment un
couloir de verdure accompagnant les cours d'eau permanents et temporaires ou les
dépressions de terrain en zone d savane. Elle forme une frange étroite, large de 30 à 180 m à
Forêt galerie de couvert transversalement non interrompu et à voûte nettement nettement plus supérieure à
type guinéen
celle des peuplements avoisinants. Le volume moyen dans ces types de formation est compris
entre 90 et 250 m3/ha. La hauteur dominante est souvent supérieure à 17m (source Normes
Techniques d'Inventaire forestier, DNEF-Mali). Ce type de végétation se trouve dans la zone
guinéenne et pré-guinéenne.
Forêt galerie de Mêmes caractéristiques que plus haut mais présentes dans les zones soudanienne et
type sahélien
sahélienne
Les arbres et arbustes sont disséminés parmi le tapis graminéen, ils sont moyennement
nombreux et atteignent 6 à 8 m de haut, exceptionnellement plus. Le Volume moyen est
inférieur à 20 m3/ha et la hauteur dominante supérieure à 7m (source Normes Techniques
d'Inventaire forestier, DNEF-Mali). Les formations végétales dues à l’action humaine sont les
savanes verger ou savanes parc.
Ce type de végétation apparait dans la limite de l’aire de Vitellariaparadoxa, Parkiabiglobosa et
Faidherbiaalbida, dans des zones d’agriculture permanente ou à jachère
Savane arborée
courte. Ces trois espèces ont en commun d’être considérées comme des arbres utiles et donc
d’être protégées lors des défrichements. Lors des mises en cultures et jachères successives,
ils sont préservés du défrichement, ce qui explique qu’à la longue ils soient les seuls arbres
présents. La formation se présente sous l’aspect d’un peuplement modérément dense,
parsemé d’arbres de taille moyenne (quelque fois très gros) appartenant aux espèces citées
plus haut dans leur grande majorité. Ce peuplement domine une culture (mil, sorgho, arachide)
ou bien un recrû arbustif composé essentiellement d’héliophiles pionnières (PIRL).
savane boisée
Arbre et arbuste y forment un couvert généralement clair qui laisse largement pénétrer la
lumière. La hauteur de la strate arborescente est de 8 à 13m, exceptionnellement plus. Les
arbres y sont plus nombreux qu'en savane arborée. Le volume moyen est supérieur à 20m
3/ha et la hauteur dominante supérieure à 7m. (source Normes Techniques d'Inventaire
forestier, DNEF-Mali).
Savane
arbustive
Les végétaux ligneux sont représentés presque uniquement par les arbustes et arbrisseaux,
disséminés dans le tapis graminéen continu. Le volume est inférieur à 20 m3 et la hauteur
dominante inférieure à 7m.
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Classe
Descriptif
Savane
herbacée
(ou arbustive) : Formation herbeuse, à couvert très irrégulier, où les petits arbres, arbustes et
arbrisseaux sont présents. Le volume moyen est inférieur à 10 m3/ha et la hauteur dominante
est inférieure ou égale à 7m (source Normes Techniques d'Inventaire forestier, DNEF-Mali).
Pour le Nord-Mali, la steppe arborée / arbustive est une formation issue de la dégradation des
fors claires et, bien souvent, maintenue par les feux de brousse. Elle est la formation végétale
Steppe arborée la plus fréquente de l'ensemble de la zone soudanienne Elle est caractérisée par une strate
continue de graminées héliophiles de la famille des Andropogonées dominée par une strate
ligneuse ouverte. Son couvert, dépassant rarement les 15% est constitué des espèces les plus
tolérantes de la forêt claire de hauteur inférieure et supérieure à 7 m comme Burkéaafricana,
Combretumspp., Terminaliaspp., Pterocarpuserinaceus, Bombax costatum, Danielliaoliveri, etc.
(source Normes Techniques d'Inventaire forestier, DNEF-Mali).
Steppe
arbustive
(épineux)
Steppe
herbacée
(/graminéenne) : Végétation herbacée et / ou graminéenne où les végétaux ligneux sont
pratiquement absents (source Normes Techniques d'Inventaire forestier, DNEF-Mali).
Affleurement
rocheux
Glacis
Présents dans les plaines ce sont des sols endurés où la végétation est absente
Etendue
dunaire
Concernent les formations dunaires présentes dans la zone désertique
Plage
Sableuses et rocheuses
Culture
céréalière
Culture
maraîchère
Arboriculture
Riziculture /
Pisciculture
Plan d'eau
douce
Plan d'eau
saumâtre ou
salée
Estuaires, marais salants, lagunes, lacs
Cour d’eau
Fleuve, rivière…
bâtis
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