Cartographier l'occupation du sol à grande échelle : optimisation de la photo-interprétation par segmentation d'image.

Over the last fifteen years, the emergence of remote sensing data at Very High Spatial Resolution (VHRS) and the democratization of Geographic Information Systems (GIS) have helped to meet the new and growing needs for spatial information. The development of new mapping methods offers an opportunity to understand and anticipate land cover change at large scales, still poorly known. In France, spatial databases about land cover and land use at large scale have become an essential part of current planning and monitoring of territories. However, the acquisition of this type of database is still a difficult need to satisfy because the demands concern tailor-made cartographic productions, adapted to the local problems of the territories. Faced with this growing demand, regular service providers of this type of data seek to optimize manufacturing processes with recent image-processing techniques. However, photo interpretation remains the favoured method of providers. Due to its great flexibility, it still meets the need for mapping at large scale, despite its high cost. Using fully automated production methods to substitute for photo interpretation is rarely considered. Nevertheless, recent developments in image segmentation can contribute to the optimization of photo-interpretation practice. This thesis presents a series of tools that participate in the development of digitalization assistance for the photo-interpretation exercise. The assistance results in the realization of a pre-cutting of the landscape from a segmentation carried out on a VHRS image. Tools development is carried out through three large-scale cartographic services, each with different production instructions, and commissioned by public entities. The contribution of these automation tools is analysed through a comparative analysis between two mapping procedures: manual photo interpretation versus digitally assisted segmentation. The productivity gains brought by segmentation are evaluated using quantitative and qualitative indices on different landscape configurations. To varying degrees, it appears that whatever type of landscape is mapped, the gains associated with assisted mapping are substantial. These gains are discussed both technically and thematically from a commercial perspective.Depuis une quinzaine d’années, l’émergence des données de télédétection à Très Haute Résolution Spatiale (THRS) et la démocratisation des Systèmes d’Information Géographique (SIG) aident à répondre aux nouveaux besoins croissants d’informations spatialisées. Le développement de nouvelles méthodes de cartographie offre une opportunité pour comprendre et anticiper les mutations des surfaces terrestres aux grandes échelles, jusqu’ici mal connues. En France, l’emploi de bases de données spatialisées sur l’occupation du sol à grande échelle (BD Ocsol GE) est devenu incontournable dans les opérations courantes de planification et de suivi des territoires. Pourtant, l’acquisition de ce type de bases de données spatialisées est encore un besoin difficile à satisfaire car les demandes portent sur des productions cartographiques sur-mesure, adaptées aux problématiques locales des territoires. Face à cette demande croissante, les prestataires réguliers de ce type de données cherchent à optimiser les procédés de fabrication avec des techniques récentes de traitements d’image. Cependant, la Photo-Interprétation Assistée par Ordinateur (PIAO) reste la méthode privilégiée des prestataires. En raison de sa grande souplesse, elle répond toujours au besoin de cartographie aux grandes échelles, malgré son coût important. La substitution de la PIAO par des méthodes de production entièrement automatisées est rarement envisagée. Toutefois, les développements récents en matière de segmentation d’images peuvent contribuer à l’optimisation de la pratique de la photo-interprétation. Cette thèse présente ainsi une série d’outils (ou modules) qui participent à l’élaboration d’une assistance à la digitalisation pour l’exercice de photo-interprétation d’une BD Ocsol GE. L’assistance se traduit par la réalisation d’un prédécoupage du paysage à partir d’une segmentation menée sur une image THRS. L’originalité des outils présentés est leur intégration dans un contexte de production fortement contraint. La construction des modules est conduite à travers trois prestations cartographiques à grande échelle commandités par des entités publiques. L’apport de ces outils d’automatisation est analysé à travers une analyse comparative entre deux procédures de cartographie : l’une basée sur une démarche de photo-interprétation entièrement manuelle et la seconde basée sur une photo-interprétation assistée en amont par une segmentation numérique. Les gains de productivité apportés par la segmentation sont, évalués à l’aide d’indices quantitatifs et qualitatifs, sur des configurations paysagères différentes. À des degrés divers, il apparaît que quelque soit le type de paysage cartographié, les gains liés à la cartographie assistée sont substantiels. Ces gains sont discutés, à la fois, d’un point de vue technique et d’un point de vue thématique dans une perspective commerciale

Land cover mapping at large scale using photo-interpretation : Contribution of image segmentation

Depuis une quinzaine d’années, l’émergence des données de télédétection à Très Haute Résolution Spatiale (THRS) et la démocratisation des Systèmes d’Information Géographique (SIG) aident à répondre aux nouveaux besoins croissants d’informations spatialisées. Le développement de nouvelles méthodes de cartographie offre une opportunité pour comprendre et anticiper les mutations des surfaces terrestres aux grandes échelles, jusqu’ici mal connues. En France, l’emploi de bases de données spatialisées sur l’occupation du sol à grande échelle (BD Ocsol GE) est devenu incontournable dans les opérations courantes de planification et de suivi des territoires. Pourtant, l’acquisition de ce type de bases de données spatialisées est encore un besoin difficile à satisfaire car les demandes portent sur des productions cartographiques sur-mesure, adaptées aux problématiques locales des territoires. Face à cette demande croissante, les prestataires réguliers de ce type de données cherchent à optimiser les procédés de fabrication avec des techniques récentes de traitements d’image. Cependant, la Photo-Interprétation Assistée par Ordinateur (PIAO) reste la méthode privilégiée des prestataires. En raison de sa grande souplesse, elle répond toujours au besoin de cartographie aux grandes échelles, malgré son coût important. La substitution de la PIAO par des méthodes de production entièrement automatisées est rarement envisagée. Toutefois, les développements récents en matière de segmentation d’images peuvent contribuer à l’optimisation de la pratique de la photo-interprétation. Cette thèse présente ainsi une série d’outils (ou modules) qui participent à l’élaboration d’une assistance à la digitalisation pour l’exercice de photo-interprétation d’une BD Ocsol GE. L’assistance se traduit par la réalisation d’un prédécoupage du paysage à partir d’une segmentation menée sur une image THRS. L’originalité des outils présentés est leur intégration dans un contexte de production fortement contraint. La construction des modules est conduite à travers trois prestations cartographiques à grande échelle commandités par des entités publiques. L’apport de ces outils d’automatisation est analysé à travers une analyse comparative entre deux procédures de cartographie : l’une basée sur une démarche de photo-interprétation entièrement manuelle et la seconde basée sur une photo-interprétation assistée en amont par une segmentation numérique. Les gains de productivité apportés par la segmentation sont, évalués à l’aide d’indices quantitatifs et qualitatifs, sur des configurations paysagères différentes. À des degrés divers, il apparaît que quelque soit le type de paysage cartographié, les gains liés à la cartographie assistée sont substantiels. Ces gains sont discutés, à la fois, d’un point de vue technique et d’un point de vue thématique dans une perspective commerciale.Over the last fifteen years, the emergence of remote sensing data at Very High Spatial Resolution (VHRS) and the democratization of Geographic Information Systems (GIS) have helped to meet the new and growing needs for spatial information. The development of new mapping methods offers an opportunity to understand and anticipate land cover change at large scales, still poorly known. In France, spatial databases about land cover and land use at large scale have become an essential part of current planning and monitoring of territories. However, the acquisition of this type of database is still a difficult need to satisfy because the demands concern tailor-made cartographic productions, adapted to the local problems of the territories. Faced with this growing demand, regular service providers of this type of data seek to optimize manufacturing processes with recent image-processing techniques. However, photo interpretation remains the favoured method of providers. Due to its great flexibility, it still meets the need for mapping at large scale, despite its high cost. Using fully automated production methods to substitute for photo interpretation is rarely considered. Nevertheless, recent developments in image segmentation can contribute to the optimization of photo-interpretation practice. This thesis presents a series of tools that participate in the development of digitalization assistance for the photo-interpretation exercise. The assistance results in the realization of a pre-cutting of the landscape from a segmentation carried out on a VHRS image. Tools development is carried out through three large-scale cartographic services, each with different production instructions, and commissioned by public entities. The contribution of these automation tools is analysed through a comparative analysis between two mapping procedures: manual photo interpretation versus digitally assisted segmentation. The productivity gains brought by segmentation are evaluated using quantitative and qualitative indices on different landscape configurations. To varying degrees, it appears that whatever type of landscape is mapped, the gains associated with assisted mapping are substantial. These gains are discussed both technically and thematically from a commercial perspective

Produire des bases de données spatialisées sur l'occupation et l'utilisation des sols à grande échelle: Un enjeu de production

National audienceAujourd’hui, la création de référentiels spatialisés sur l’occupation et l’utilisation des sols à grande échelle (BD OCCSOL GE), est acceptée par tous, comme un élément déterminant pour comprendre et intervenir sur un territoire. Depuis une quinzaine d’années, des efforts considérables ont été mis en place pour l’acquisition d’images télédétectées (avec des résolutions de plus en plus fines) et sur les méthodes d’extraction automatisées d’informations spatialisées (approche GEOBIA, traitements d’image). L’objectif de ces avancées est de pouvoir répondre aux besoins d’informations spatialisées toujours plus grandissants en termes de précision géométrique, thématique et de répétitivité. En dehors des organismes de recherches, ces efforts peinent à s’imposer au sein des structures de production opérationnelles comme les bureaux d’études au détriment de modèles de production plus «classiques» basés sur des approches entièrement manuelles de photo-interprétation.L’objectif de la recherche est de comprendre pourquoi ces nouvelles méthodes émergentes de la recherche ne s’imposent pas dans les modèles de production opérationnelle des BD OCCSOL GE

Cartographier l’occupation du sol par photo-interprétation

International audienc

A evolução do setor da soja no Mato Grosso

International audienceCette recherche traite de l'expansion du soja en Amazonie par les grands producteurs de soja. L'objectif est de décrire l’organisation de l'espace géographique régional par l'identification des éléments de base de la géopolitique du soja proposés par Becker (2007) : l’ouverture de frontières, comme la disponibilité de terres bon marché et de marchés favorisant l'installation rapide d'activités productives, à grande échelle et à bas coût ; la logistique caractérisée par les réseaux techniques qui rendent viable l'intégration productive-marchande-financière ; l'intégration politique qui correspond aux alliances stratégiques établies par les producteurs ; les relations de travail entre les grands producteurs et leurs salariés ; et les sciences et technologies, responsables du mouvement de la base productive entière. L'étude permet de comprendre l'évolution des territoires du soja définie en quatre phases à partir du début des années 1980. La compréhension de ces phases s’appuie sur une idée commune d'amélioration de la situation économique du soja, de rupture dans la manière de penser le développement de l'agriculture dans l'état du Mato Grosso et de questionnement de l'impact de cette rupture.Esta pesquisa trata sobre a expansão da soja na região amazônica por meio dos grandes produtores de soja. Teve como objetivo descrever a organização do espaço geográfico regional por meio da identificação dos elementos básicos da geopolítica da soja propostos por Becker (2007) : abertura de fronteiras, como a disponibilidade de terra barata e mercados, favorecendo a instalação de atividades produtivas com rapidez, em grande escala e a baixos custos ; a logística caracterizada pelas redes técnicas que viabilizam a integração produtiva-mercantil-financeira ; a integração política que corresponde a alianças estratégicas estabelecidas pelos produtores ; as relações de trabalho do grande produtor com seus funcionários ; e a ciência e tecnologia, responsável pela movimentação de toda a base produtiva. O estudo permitiu entender a evolução dos territórios da soja definida em quatro fases a partir da década de 1980. Estas fases baseiam-se acerca de uma idéia comum de melhoria da situação econômica da soja ; de uma ruptura na maneira de pensar o desenvolvimento da agricultura no estado do Mato Grosso e questionamentos sobre o impacto desta ruptura

A comparative analysis of the automatic image segmentation performance between BDORTHO®IGN and PLEIADES imagery for land cover mapping

International audienc

A comparative analysis of the automatic image segmentation performance between BDORTHO®IGN and PLEIADES imagery for land cover mapping

International audienc

A evolução do setor soja no Mato Grosso

Cette recherche traite de l'expansion du soja en Amazonie par les grands producteurs de soja. L'objectif est de décrire l’organisation de l'espace géographique régional par l'identification des éléments de base de la géopolitique du soja proposés par Becker (2007) : l’ouverture de frontières, comme la disponibilité de terres bon marché et de marchés favorisant l'installation rapide d'activités productives, à grande échelle et à bas coût ; la logistique caractérisée par les réseaux techniques qui rendent viable l'intégration productive-marchande-financière ; l'intégration politique qui correspond aux alliances stratégiques établies par les producteurs ; les relations de travail entre les grands producteurs et leurs salariés ; et les sciences et technologies, responsables du mouvement de la base productive entière. L'étude permet de comprendre l'évolution des territoires du soja définie en quatre phases à partir du début des années 1980. La compréhension de ces phases s’appuie sur une idée commune d'amélioration de la situation économique du soja, de rupture dans la manière de penser le développement de l'agriculture dans l'état du Mato Grosso et de questionnement de l'impact de cette rupture

An Image Segmentation Process Enhancement for Land Cover Mapping from Very High Resolution Remote Sensing Data Application in a Rural Area. pp 215-233

International audienc