Les séries temporelles d'images pour reconnaître les essences en forêt

Les collègues du laboratoire DYNAFOR (INRA / INP-ENSAT / INP-EI Purpan), en collaboration avec le Centre National de la Propriété Forestière (CNPF), travaillent depuis quelques années sur la reconnaissance des espèces arborées en forêt. Les premiers travaux ont démarré avec des séries temporelles d'images MODIS et ont permis de cartographier la chaîne des Pyrénées à moyenne résolution spatiale. Plus récemment, pour préparer l'arrivée des images Sentinel-2, des séries temporelles denses à haute résolution spatiale (FORMOSAT-2), couvrant tout le cycle annuel de la végétation, ont été exploitées. Les séries temporelles sont particulièrement utiles pour ce type d'application puisque d'une essence à l'autre, les cycles végétatifs sont différents avec des dates de débourrement ou de jaunissement et chute des feuilles différentes (le terme technique est senescence, et l'étude inter-annuelle des dates auxquelles se répètent les événements caractéristiques, comme la senescence, s'appelle la phénologie). On peut s'en rendre compte facilement en comparant deux images acquises à 2 dates différentes, comme c'est le cas ci-dessous. La première est un extrait d'image FORMOSAT-2 en fausses couleurs infra-rouge datant du 16 février 2013 (la végétation apparaît dans la gamme des rouges). La seconde image est datée du 20 juillet 2013. On peut observer une différence importante entre les feuillus et les conifères aux deux dates. Les feuillus ayant perdus leurs feuilles en hiver, ils n'apparaissent pas en rouge sur l'image de Février, contrairement à l'image de Juillet.

 

Image d'hiver en fausses couleurs infra-rouge FORMOSAT-2 datée du 16/02/2013 (résolution spatiale : 8m)


Image d'été en fausses couleurs infra-rouge FORMOSAT-2 datée du 20/07/2013 (résolution spatiale : 8m)

Les expérimentations avec les images FORMOSAT-2, fournies par le CESBIO, ont été menées aux environs de St Lys / Rieumes (zone de 24 x 24 km), sur un site de l'Observatoire Spatial Régional (OSR MiPy) à proximité de Toulouse. 13 espèces dominantes de feuillus et conifères (incluant des plantations) ont été discriminées.

Les résultats obtenus sont particulièrement encourageants. Peu de confusions apparaissent pour les plantations mono-spécifiques de peupliers, chênes et eucalyptus. La classification est moins stable pour les autres espèces, surtout dans le cas de massifs forestiers complexes présentant des mélanges de feuillus et résineux. Toutefois, le niveau de qualité estimé à partir de références de terrain (kappa > 0.90), laisse entrevoir de bonnes perspectives pour le suivi des écosystèmes forestiers avec Sentinel-2.

 

Carte des essences forestières au Sud ouest de Toulouse. Cliquer ici pour une meilleure visualisation

 

Les travaux vont se poursuivre en élargissant la zone d'étude, et en se focalisant notamment sur les peupliers, qui intéressent les gestionnaires forestiers. Ces travaux s'inscrivent également dans le projet TOSCA OSO qui vise à préparer les futures productions des cartes d'occupation des sols à l'échelle de la France dans le cadre du pôle national THEIA.

Ces travaux ont aussi fait l'objet d'une "web story" réalisée par des étudiants de l'ENSAT.

 

Posted under: Applications, En Français, Sentinel-2

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