IMAGES SATELLITE
Nouveau

Exploitation d’images satellite pour le littoral

Collection
Connaissances

Dans le cadre de la mise en œuvre de la Stratégie nationale de gestion intégrée du trait de côte et du Plan national d’applications satellitaires, le Cerema a étudié l’apport potentiel des technologies satellitaires pour le suivi du trait de côte et de la bathymétrie des petits fonds, en complément de mesures traditionnelles.

Description

Volet I : État de l'art de l'utilisation des technologies satellitaires pour la cartographie du trait de côte et de la bathymétrie

Ce rapport établit ainsi l’état de l’art de l’utilisation de l’imagerie satellitaire pour le suivi du trait de côte et la cartographie de la bathymétrie des petits fonds. Il contient en préalable une première partie pédagogique sur les notions d’imagerie satellitaire en observation de la Terre puis analyse les techniques éprouvées au travers d’une étude bibliographique réalisée en 2012.
Concernant l’identification et le suivi du trait de côte, la bibliographie montre que l’utilisation de l’imagerie satellitaire permet de cartographier, sur de larges emprises géographiques, avec une fréquence élevée et un faible coût, les faciès littoraux de type eau, plage, dune, végétation, bâti et d’en extraire un marqueur de position du trait de côte de type limite d’immersion, pied de dune pour les côtes sableuses ou pied de falaise pour les côtes à falaise. Les précisions obtenues sont variables en fonction des marqueurs suivis et des types de côte, en particulier les erreurs augmentent sur les côtes rocheuses.
Pour la bathymétrie des eaux peu profondes, une méthode d’inversion du signal optique satellitaire permet de fournir des cartes bathymétriques précises sur les 10 premiers mètres en eaux moyennement turbides et sur les 25 premiers mètres en eaux claires. Dans les eaux plus profondes, une méthode exploitant les propriétés de la houle permet de fournir des informations bathymétriques dans les zones de houle (de 10 à 40 m de profondeur). Ces méthodes, réalisées sur la base d’images satellite de type SPOT, ont prouvé leur efficacité et présentent l’avantage de fournir des informations continues, sur de larges zones géographiques avec une fréquence annuelle ou pluriannuelle et à faible coût. D’autres méthodes, basées sur l’altimétrie/gravimétrie et sur la technologie Lidar, sont présentées mais sont plutôt à envisager en termes de perspectives à moyen et long termes.
L’extraction semi-automatique de l’information « trait de côte » à partir de l’imagerie satellitaire présente ainsi aujourd’hui une maturité suffisante pour un déploiement sur certains territoires. Elle présente des potentialités intéressantes de capacité de revisite à moindre coût, pour un suivi et une gestion intégrée du trait de côte.

Volet II : Réalisation d'un prototype d'extraction du trait de côte à partir d'images satellite. Application à  l'archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon

Un premier rapport a ainsi établi l’état de l’art des méthodes existantes sur ces problématiques, afin d’identifier les plus prometteuses notamment en fonction des paysages rencontrés (volet I des rapports « Exploitation d’images satellite pour le littoral »). Il a conclu à la maturité de certaines techniques de reconnaissance par imagerie satellitaire de marqueurs de position du trait de côte, notamment en tant qu’interface terre-mer, c’est-à-dire limite entre deux zones présentant des caractéristiques terrestres (au-dessus du trait de côte) et maritimes (en dessous du trait de côte).
Le Cerema s’est alors engagé à développer une méthodologie et un prototype qui permettraient d’extraire automatiquement la position du trait de côte en tant qu’interface de faciès terrestres et maritimes à partir d’images satellite à très haute résolution spatiale (images Pléiades). L’objectif final serait de transférer cette technologie à tout acteur qui souhaiterait utiliser les images satellite pour suivre l’évolution de la position du trait de côte, particulièrement sur les territoires macrotidaux où ce type de méthode est particulièrement adapté.
Ce rapport (volet II) présente les tests opérés sur l’archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon pour développer un prototype permettant d’extraire automatiquement la position du trait de côte sur des images Pléiades obtenues dans le cadre du programme GEOSUD. Le processus d’acquisition se base sur la réalisation, par classification automatique, d’une cartographie des faciès à proximité du trait de côte puis sur l’extraction de la limite terre – mer comme frontière entre types d’occupation des sols. Le « trait de côte » ainsi obtenu a été comparé à des mesures effectuées sur le terrain. La stabilité de la méthode dans le temps a été évaluée via l’exploitation de deux images de deux années consécutives sur l’île de Saint-Pierre, en 2012 et 2013.
Les travaux effectués montrent que la méthode peut conduire à des précisions de localisation de marqueurs de position du trait de côte de 2 à 3 m en moyenne lorsqu’il s’agit d’une limite de végétation ou d’érosion. Dans les autres cas (rochers, pieds de dune, gabions, galets), la technique donne des résultats plus inégaux et dans l’ensemble de moins bonne qualité.
Des pistes sont proposées pour améliorer la méthode en prévision d’une évaluation plus large sur davantage de paysages et situations : utilisation de modèles numériques de terrain, exploitation d’informations issues des bases de données disponibles sur les zones étudiées (référentiels IGN par exemple) ou recours à des algorithmes de simplification de lignes.

Volet III : Prototype de reconnaissance du trait de côte en tant que limite d’immersion à partir d’images satellite

Un premier rapport a ainsi établi l’état de l’art des méthodes existantes sur ces problématiques, afin d’identifier les plus prometteuses notamment en fonction des paysages rencontrés (volet I des rapports « Exploitation d’images satellite pour le littoral »). Il a conclu à la maturité de certaines techniques de reconnaissance de marqueurs de position du trait de côte, notamment de la limite d’immersion (limite du jet de rive ou limite eau/non eau).
Le Cerema s’est alors engagé à développer une méthodologie et un prototype qui permettraient d’extraire automatiquement la position du jet de rive à partir d’images satellite à très haute résolution spatiale (images Pléiades). L’objectif final serait de transférer cette technologie à tout acteur de la gestion intégrée du trait de côte qui souhaiterait utiliser les images satellite pour en suivre son évolution. Ce type de méthode est particulièrement adapté au suivi du trait de côte pour des territoires à faible marnage ou pour le suivi « instantané » de la position du jet de rive.
Ce rapport (volet III) présente les tests opérés sur le secteur du Grau-du-Roi (30) pour développer un prototype permettant d’extraire automatiquement la position du trait de côte sur des images Pléiades à l’aide d’une méthode de type seuillage. Les marqueurs de limites hautes et basses du jet de rive extraits suivent fidèlement le jet de rive observé sur l’image satellite. Quelques rares anomalies apparaissent ponctuellement en présence de nuages ou d’ombres qui intersectent le trait de côte. Cette méthode présente les avantages d’être précise, notamment pour la limite basse du jet de rive, transférable géographiquement et relativement simple à mettre en œuvre sur un secteur géographique donné.
Ces résultats montrent qu’un outil opérationnel de suivi du trait de côte à partir d’images satellite est aujourd’hui accessible en milieu microtidal. Des développements complémentaires doivent néanmoins être réalisés pour couvrir un linéaire côtier de plusieurs dizaines de kilomètres, vérifier la répétitivité temporelle des seuils fixés, développer un outil ergonomique et assurer son transfert vers des utilisateurs finaux. Un comité d’utilisateurs sera monté dans cette optique à partir de 2016.

Sommaire

Volet I : État de l'art de l'utilisation des technologies satellitaires pour la cartographie du trait de côte et de la bathymétrie

I.  INTRODUCTION
        I.1  Contexte de l’étude
        I.2  Les informations géographiques recherchées
II.  LES SATELLITES D’OBSERVATION DE LA TERRE : QUELQUES NOTIONS
        II.1  Les satellites d’observation de la Terre
        II.2  L’exploitation des images satellites
        II.3  Atouts de l’imagerie satellitaire
III.  ÉTAT DE L’ART de la CARTOGRAPHIE DU TRAIT DE CÔTE À PARTIR D’IMAGES SATELLITES
        III.1  Exploitation des images satellites par photo-interprétation
        III.2  Extraction semi-automatique du trait de côte
        III.3  Détection de l’artificialisation du trait de côte
        III.4  Analyse de l’état de l’art
IV.  ÉTAT DE L’ART DES MESURES DE BATHYMETRIE PAR SATELLITE
        IV.1  Mesures de bathymétrie par détection des limites entre zones émergées et zones immergées
        IV.2  Mesures de bathymétrie par inversion du signal optique
        IV.3  Mesures bathymétriques par détection des crêtes de houle
        IV.4  Autres méthodes et perspectives
        IV.5  Analyse de l’état de l’art
V.  CONCLUSIONS
        VI.  Annexes
        VI.1  Annexe 1 : Estimation de la bathymétrie par gravimétrie/altimétrie
        VI.2  Annexe 2 : Mesures de bathymétrie par Lidar Satellitaire

Volet II : Réalisation d’un prototype d’extraction du trait de côte à partir d’images satellite. Application à l’archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon

I. Introduction
II. La cartographie du trait de côte par imagerie spatiale
        II.1 Définitions du trait de côte
        II.2 Cartographie du trait de côte par imagerie spatiale
III. Zones d’étude
        III.1 L’archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon
        III.2 L’isthme de Miquelon-Langlade (zone A)
        III.3 L’île de Saint-Pierre (zone B)
IV. Données disponibles
        IV.1 Les images Pléiades
        IV.2 Les levés terrain de la DTAM de Saint-Pierre-et-Miquelon
        IV.3 Trait de côte Histolitt®
        IV.4 Modèle numérique de surface
V. Méthode d’extraction du trait de côte
        V.1 Principe général et logiciels utilisés
        V.2 Préparation du chantier
        V.3 Création et sélection des indices et textures
        V.4 Classifications des images
        V.5 Extraction du trait de côte
        V.6 Évaluation des résultats
VI. Synthèse des résultats
        VI.1 Classifications
        VI.2 Trait de côte extrait
VII. Bilan
        VII.1 Analyse de la performance du prototype développé
        VII.2 Perspectives
        VII.3 Conclusion
VIII. Annexe : Résultats complets
        VIII.1 Zone A Isthme de Miquelon-Langlade
        VIII.2 Zone B1 Etang
        VIII.3 Zone B2 Aéroport
        VIII.4 Zone B3 Ile aux Marins

Volet III : Prototype de reconnaissance du trait de côte en tant que limite d’immersion à partir d’images satellite

I.  Contexte et objectif
II.  Contexte géomatique
        II.1  Site d’étude
        II.2  Données disponibles
III.  Extraction du jet de rive
        III.1  Principe de la méthode
        III.2  Traitement de l’image Pléiades
IV.  Analyse des résultats
        IV.1  Analyse visuelle
        IV.2  Analyse quantitative : comparaison au trait de côte digitalisé sur l’Ortho Littorale V2
V.  CONCLUSIONS

 

Détails
Titre
Volet I : État de l'art de l'utilisation des technologies satellitaires pour la cartographie du trait de côte et de la bathymétrie
Réf. Cerema
C18-07
Numéro ISBN
978-2-37180-286-5
Nombre de pages
58 pages
Numéro ISSN
2417-9701
Référence
SKU1841086237
Editeur
Cerema
Date de parution
Nombre de pages
158 pages
Langue de la publication
Français
Type d'auteur
Oeuvre collective

Sélectionner les chapitres

Volet I : État de l'art de l'utilisation des technologies satellitaires pour la cartographie du trait de côte et de la bathymétrie
Réf. Cerema
C18-07
Numéro ISBN
978-2-37180-286-5
0,00 €
Volet II : Réalisation d’un prototype d’extraction du trait de côte à partir d’images satellite. Application à l’archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon
Réf. Cerema
C18-08
Numéro ISBN
978-2-37180-287-2
0,00 €
Volet III : Prototype de reconnaissance du trait de côte en tant que limite d'immersion à partir d'images satellite
Réf. Cerema
C18-09
Numéro ISBN
978-2-37180-288-9
0,00 €
Paiement 100% sécurisé
Livraison dans le monde entier