Occupation des sols : un produit en constante amélioration

La production de la carte d’occupation des sols sur la France métropolitaine est assurée par l’équipe opérationnelle d’exploitation MUSCATE du Cnes depuis le millésime 2018. Ce n’est pas pour autant que le Cesbio, qui faisait la production depuis les débuts du CES Occupation des sols (OSO) a arrêté de travailler pour Theia. Il en est de même pour ce qui concerne les autres laboratoires partenaires du CES OSO. Du côté du Cesbio, nous avons continué à améliorer les méthodes de cartographie de l’occupation des sols à grande échelle et à les intégrer dans la chaîne de traitement iota2.

Les apports de la classification contextuelle

Une des nouveautés importantes est la méthode de classification contextuelle développée par Dawa Derksen dans le cadre de sa thèse. Le détail de la méthode a été publié dans la revue remote Sensing, montrant que la méthode fait aussi bien que des approches utilisant le Deep Learning, mais avec un coût en calculs (et donc en énergie) bien moindre.

La particularité de la méthode est qu’elle permet de prendre en compte le voisinage d’un pixel dans la procédure de classification. Cela permet notamment de diminuer les erreurs dans les classes d’occupation qui se caractérisent par une hétérogénéité spatiale, comme par exemple le tissu urbain diffus, les vergers, etc.

Même si la méthode est intégrée dans la chaîne de production, nous ne l’avons pas utilisé pour le millésime 2019 publié en mars 2020. En effet, le CES OSO est engagé avec Theia dans la continuité des produits en introduisant des modifications seulement si elles améliorent la qualité du produit et restent compatibles avec les millésimes précédents. C’est pourquoi nous avons publié un produit prototype afin de recueillir les avis des utilisateurs. Il s’agit de la carte 2018 sur un tiers sud de la France métropolitaine (environ 30 tuiles Sentinel-2).

Les figures 1, 2 et 3 montrent respectivement une vue aérienne, la carte produite avec la méthode classique et la carte issue de la méthode contextuelle, sur une petite zone. Le tableau 1 ci-contre donne les statistiques de validation sur la zone complète des 30 tuiles. La version contextuelle contient mois de bruit tout en conservant une définition précise de la forme des objets. On observe aussi un gain en termes de précision pour toutes les classes. Cependant, ces statistiques doivent être interprétées avec précaution, car elles ne permettent pas de tenir compte des erreurs localisées qui pourraient être importantes du point de vue cartographique. C’est pourquoi, l’avis des utilisateurs OSO est très important.

Les premiers retours sont plutôt favorables, mais ils montrent qu’il reste des réglages à faire avant de passer à l’opérationnel. Nous sommes toujours ouverts à des commentaires et suggestions.

Iota-2

Nous avons aussi beaucoup travaillé à l’amélioration de la chaîne de traitement iota2. En effet, ce logiciel libre développé au Cesbio est à la fois une plate-forme de recherche et une chaîne de production. À ce titre, elle est utilisée par des laboratoires de recherche et des industriels pour des activités de cartographie bien différentes d’OSO.

Nous avons donc fait évoluer la chaîne iota2 pour rendre faciles les contributions des autres laboratoires du CES OSO, mais aussi pour rendre la chaîne utile à d’autres CES qui ont comme objectif la production cartographique (CES Variables pour la biodiversité, CES Irrigation, etc.). Pour ce travail le programme TOSCA du Cnes finance le projet PARCELLE qui fédère les laboratoires porteurs de ces CES. L’objectif est d’identifier les besoins spécifiques de ces CES et de faire évoluer iota2 en conséquence.
La chaîne de traitement a été rendue plus facile à installer et à utiliser, sa documentation a été enrichie et la contribution de code par les utilisateurs facilitée. En parallèle du projet PARCELLE, d’autres travaux d’optimisation logicielle ont été réalisés. Toutes ces évolutions ne sont pas directement visibles, mais elles permettent de proposer une boîte à outils pour construire des chaînes de production pour les CES de Theia. 

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