Premières validations de la carte d'occupation du sol OSO

En 2017, le Centre d'Expertise Scientifique OSO (Occupation du SOl) par l'intermédiaire du CESBIO a produit une carte d'occupation du sol de l'année 2016 à l'échelle du territoire métropolitain français et corse. On l'appelle la carte d'occupation du sol OSO ! Cette carte est le résultat de traitements automatiques massifs de séries temporelles d'images satellites optiques Sentinel-2. Comme les images Sentinel-2, cette carte a une résolution spatiale de 10 m correspondant à une unité minimale de collecte (UMC) de 0.01 ha. L'occupation du sol est décrite grâce à 8 classes au premier niveau et 17 classes à second niveau de détail, définies en fonction des potentialités de détection de l'imagerie Sentinel-2 et des besoins exprimés par des utilisateurs finaux. Ces classes couvrent les grands thèmes d'occupation du sol (surfaces artificialisées, agricoles et semi-naturelles).

Son principal avantage en comparaison avec d'autres cartes d'occupation du sol existantes, (loin de nous l'idée de les critiquer) est son exhaustivité territoriale et surtout sa fraîcheur ! Disposer d'une carte d'occupation du sol exhaustive sur l'ensemble du territoire national au premier trimestre de l'année suivante, c'est ce qu'OSO vous propose !

Quelle richesse thématique ?

Les classes détectées par télédétection sont celles du second niveau, celles du premier niveau sont obtenues par agrégation des classes du second niveau :

  • Culture annuelle
    • Culture d'hiver
    • Culture d'été
  • Culture pérenne
    • Prairie
    • Verger
    • Vigne
  • Forêt
    • Forêt de feuillus
    • Forêt de conifères
  • Formation naturelle basse
    • Pelouse
    • Lande ligneuse
  • Urbain
    • Urbain dense
    • Urbain diffus
    • Zone industrielle et commerciale
    • Surface route / asphalte
  • Surface minérale
    • Surfaces minérales
    • Plages et dunes
  • Eau
    • Eau
  • Glaciers et neiges éternelles
    • Glaciers et neiges éternelles

Avec quelle qualité ?

Valider une carte d'occupation n'est pas une procédure simple. Il s'agit de s'interroger sur :

  • la spécification des classes
  • l'échelle de validation
  • le jeu de données de validation

Dans tous les cas, il est rarement possible d'établir une validation exhaustive sur l'ensemble d'un territoire. Classiquement, une validation statistique permet d'appréhender partiellement la précision de la cartographie obtenue, et ne permet pas d'identifier l'ensemble des confusions thématiques et des erreurs géométriques de classification.

La suite de cet article tente de qualifier la précision de la carte d'occupation du sol OSO de 2016 grâce à des jeux de données de partenaires du CES OSO. Une première validation, intrinsèque au processus de classification, a été effectuée. Les résultats statistiques sont visibles ici.

Le jeu de données d'échantillons de la couverture de surface a été produit grâce à des bases de données nationales telles que la BD Topo, le Registre Parcellaire Graphique (RPG) et Corine Land Cover. 70% de ces échantillons ont été utilisés pour l'apprentissage et 30% pour la validation a posteriori visible sur la figure ci-dessous. Cette validation, bien que pertinente, s'appuie sur des échantillons dont la génération suit la même procédure que les échantillons d'apprentissage, biaisant quelque peu l'indépendance de la validation.

Validation de la carte d'occupation du sol OSO avec 30% des échantillons extraits des 3 jeux de données utilisés lors de la classification - BD Topo, Registre Parcellaire Graphique et Corine Land Cover)

De plus, il nous était impossible de valider les deux cultures annuelles de la classification. En effet, l'indisponibilité du RPG pour l'année 2016 et 2015 (toujours indisponible le jour de l'écriture de cet article), nous a amené à développer une méthode d'apprentissage basée sur le principe de l'adaptation de domaine utilisant des échantillons du RPG 2014. Cette méthode est très bien expliquée ici. Quoiqu'il en soit, il nous était impossible de valider la classification des cultures d'été et d'hiver de 2016, seuls des échantillons issus du terrain nous le permettait, en voilà la preuve !

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Theia distribue les premiers produits neige

Nous sommes heureux d'annoncer que Theia a mis en ligne 93 produits neige faits à partir de Sentinel-2. Ces produits correspondent à 6 tuiles qui couvrent une partie des Alpes, des Pyrénées et de l'Atlas pour une période comprise entre juillet et novembre 2016. La production opérationnelle devrait débuter cet automne (c'est-à-dire au fil de l'eau), et couvrira une surface plus grande. Nous essaierons aussi d'améliorer les produits grâce aux retours des utilisateurs.

Série temporelle de produits neige pour la tuile 30TYN (Pyrénées)

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Theia releases first batch of snow products

We are pleased to announce that Theia has put online 93 Sentinel-2 snow products, corresponding to 6 tiles in the Alps, Pyrenees, and Atlas mountains between July 2016 to November 2016. 300 more products should be available next week. The operational production should start in autumn 2017 (i.e. near real time), and will cover a larger area. We will also strive to improve the products based on the users feedbacks!

Time series of available products for tile 30TYN (Pyrenees)

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Il neige ! Développement d'un produit de surface enneigée à partir des données Sentinel-2 et Landsat-8

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"L'hiver approche" ― George R.R. Martin, A Game of Thrones

 

En cette période de vacances de Noël, vous vous demandez peut-être s'il y a un peu de neige dans votre coin préféré de ski de rando ? Le suivi de l'enneigement des montagnes est utile, pas seulement pour organiser votre week-end, mais aussi parce que le manteau neigeux est une ressource hydrique primordiale dans de nombreuses régions, comme ici dans le sud-ouest de la France. Continuer à lire

The final list of sites for SPOT5 (Take5)

After the preliminary list of sites issued last week, we are now able to release the final list of SPOT5 (Take5) sites, after CNES checked that the satellite is able to visit each of them every 5 days.

We had to do 5 changes compared to the preliminary list of sites. Three sites had to be removed because the density of sites was too high around them. We are very sorry for those of you who proposed these sites and were counting on using the data, we had technical constraints and choices had to be made. The unlucky sites are :
- Mariazell in Austria (but Eisenwursen site is now twice longer in compensation)
- KleinAltenDorf and BlackForest in Germany

 

2 sites have been moved slightly so that they can be merged in one segment of two images, with no need to move the mirror between them :
- Alsace and Mulhouse in France.
In the new file, we have added a colour code (and a comment provided by each site) which provides the observation day in the 5 days cycle. The 2nd of April should be a day 1 in the cycle, but it will have to be confirmed as it is only the nominal option. It will only be confirmed on the 3rd of April, after the orbit change operations have ended. From then on, you will be able to compute the observation days until the end of the experiment.

Here is the colour code :

  • Blue is day 1
  • Green is day 2
  • Red is day 3
  • Yellow is day 4
  • Pink is day 5
  • Black is Sodankyla site in Finland (which is observed every day except day 2)

How MACCS estimates Aerosol Optical Depth.

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I already explained in this blog  the principles of estimation of the aerosol optical thickness that we use to process the LANDSAT or SPOT5 (Take5) data, and soon Venµs or Sentinel-2 data, within the MACCS method developed at CESBIO, and used at CNES by THEIA. We started writing an article in 2010 to explain the method details and show the validation results, but we only found a sufficiently quiet period this autumn to finish it. The paper has just been published in remote sensing (MDPI), with open access. Enjoy your reading !

 

Hagolle, O.; Huc, M.; Villa Pascual, D.; Dedieu, G. A Multi-Temporal and Multi-Spectral Method to Estimate Aerosol Optical Thickness over Land, for the Atmospheric Correction of FormoSat-2, LandSat, VENμS and Sentinel-2 Images. Remote Sens. 2015, 7, 2668-2691.

From left to right, validation results for Aerosol Optical Thickness (AOT) measures by the multi-temporal method, the multi-spectral method and the combination of both. The combination of both methods allows to measure AOT in a much larger range of cases without degrading accuracy.

SPOT5 (Take5) se prépare

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Le projet SPOT5 (Take5), piloté par Sylvia Sylvander au CNES et Bianca Hoersch à l'ESA, avance bien. Voici quelques informations sur son calendrier :

  • le satellite finit sa mission opérationnelle le 31 mars.

Voici les traces du satellite SPOT5 pendant l'expérience Take5. En bleu, les traces du jour 1 du cycle (tous les 5 jours à partir du 5 avril), le jour 2 est en vert (tous les 5 jours à partir du 6 avril), le jour 3 est en Jaune, le jour 4 en orange et le jour 5 en Rouge. En France, l'orbite du jour 1 passe au dessus de Carcassonne.

  • la manœuvre de changement d'orbite devrait avoir lieu le 2 avril. Nous connaissons donc les traces du satellite pendant toute la période de prise de vue, grâce aux calculs de Jean-Marc Walter du CNES. Ce n'est pas exactement la même que cette de SPOT4 (Take5). Pour les chanceux qui participeront aux deux expériences, les angles seront donc un peu différents.
  • après la manœuvre, quelques jours de marge sont prévus pour vérifier que le satellite est bien sur la bonne orbite, et éventuellement corriger la première manœuvre.  Une première image sera rapidement acquise pour vérifier que toute la chaîne fonctionne, comme pour  SPOT4 (Take5).
  • Puis nous laisserons passer le week-end de pâques, et les premières acquisitions de routine seront programmées pour le 8 avril. Si quelque chose devait empêcher la manœuvre du 2 avril, nous serions conduits à retarder de quelques semaines le démarrage de l'expérience, mais c'est peu probable !
  • nous sommes en train de vérifier s'il est possible d'enchaîner les prises de vues demandées lors de l'appel à propositions. Des ajustements seront peut être nécessaires, et si nous manquons de chance, quelques sites devront être déplacés ou abandonnés.  Cette vérification demande beaucoup de  travail à F. Daniaud (de CS-SI, pour le CNES) : le satellite n'étant pas sur son orbite nominale, la programmation doit être faite manuellement, ce qui est très lourd puisque cette fois, nous allons acquérir plus d'une centaine de sites.
  • Des essais et simulations vont être menés au CNES (DCT/OP), pilotés par Martine Béhague, pour vérifier que toutes les opérations peuvent bien s'enchaîner.
  • les interfaces avec Airbus D & S (ex Spot Image) sont en train de se préciser
  • la préparation des logiciels de traitement a démarré, avec l'équipe THEIA du CNES, avec le support de Cap Gemini, et le CESBIO. Mireille Huc, au CESBIO, nous prépare une nouvelle version de la chaîne prototype MACCS qui saura prendre en charge SPOT5 (Take5).
  • Vincent Poulain (Thales-IS) développe des outils pour simplifier la préparation des sites. Pour chaque site, il faut définir l'emprise, préparer son MNT, trouver une ou plusieurs images de référence sans nuages pour l'ortho-rectification (LANDSAT 8 principalement), éventuellement les assembler, choisir la projection.
  • les études démarrent pour définir le serveur de distribution ESA-CNES

Plus que 2 mois avant le démarrage de l'expérience, nous n'allons pas chômer !