Evaluation du potentiel des données radar multi-paramètres pour la cartographie en milieu tropical : applications en Guyane française et en Côte d’Ivoire

Evaluation of the potential of the data radar multi-parameters for the topographic cartography and thematic mapping in tropical : applications in French Guiana and the Ivory Coast

• Auteur / Autrice : N'goran David Niamien
• Direction : Jean-Paul Rudant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Technologies de l'Information Géographique
• Date : Soutenance le 23/12/2013
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire électronique, systèmes de communication et microsystèmes - ESYCOM
• Jury : Président / Présidente : Grégoire Mercier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Rudant, Pierre-Louis Frison
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Riéra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cartographie

Régions tropicales

Traitement d'images

Cartographie radar

Polarimétrie

Mots clés libres

Polarimétrie

Classification

Occupation du sol

Polarimetry

Classification

Land use

Résumé

Depuis 2007, une nouvelle génération de radar satellitaires imageurs plus performants permet de renouveler les approches cartographiques et ce, en particulier, sur les zones tropicales où l'acquisition des images optiques est difficile du fait de la présence quasi permanente de nuages. Ces radars opèrent en différentes longueurs d'onde (bande L, C, X), différentes polarisations et avec des résolutions spatiales variables (Très Haute Résolution à Moyenne Résolution Spatiale).Nos sites d'étude se situent en Guyane française et en Côte d'Ivoire en contexte climatique tropical humide. Sur la Guyane française de nombreuses études antérieures garantissent une connaissance géographique riche et détaillée, nos recherches porteront sur la méthodologie de traitement et d'analyse d'images radar multi-paramètres (longueur d'onde, polarisation, résolution) et de leur exploitation conjointe avec des images optiques très haute résolution spatiale en vue d'effectuer le suivi temporel des milieux rencontrés localement (forêt dense sur socle, plaine littorale, forêt de mangrove, zones humides…).Une fois ce bilan détaillé et argumenté, effectué sur la Guyane, les recherches se porteront sur des zones test en Côte d'Ivoire qui contrairement à la Guyane, ne disposent pas de connaissances géographiques de qualité mais où le climat tropical rend, comme en Guyane, l'usage des images radar incontournable. Le premier chapitre de ce travail décrit les milieux rencontrés sur nos zones d'étude ainsi que les données disponibles sur chacun d'entre eux. Le second chapitre porte sur la méthodologie de traitement et d'analyse d'images radar multi paramètres et de leur exploitation conjointe avec des images optiques très haute résolution spatiale. Deux approches d'évaluation des images y sont discutées. Une première approche, basée sur la photo-interprétation, s'appuie sur les documents cartographiques existants, les levés de terrain pour évaluer visuellement les images. Une seconde approche aborde l'évaluation grâce aux méthodes de classification supervisée pour lesquelles deux techniques ont été utilisées : la classification SVM et la classification orientée objet. Le troisième chapitre est consacré aux applications thématiques des images sur les zones test situées en Guyane française et en Côte d'Ivoire. Y sont abordées la cartographie de l'occupation du sol, le suivi des zones humides littorales et la dynamique côtière et toutes ces applications pouvant conduire à la mise à jour des documents cartographiques existants

Since 2007, the launch of fully polarimetric SAR sensors has significantly improved the potential of satellite SAR data for the vegetation cartography. These sensors allow to make a complete description of the polarization state of the backscattered wave whatever the polarization configuration of the incident wave. Polarimetric data are sensitive to the geometrical structure of the vegetation cover, bringing a significant contribution for vegetation cartography. Different fully polarimetric sensors have been launched since 2007: ComoSkyMed, RADARSAT-2, and PALSAR sensors allowing observations in X, C, and L bands, with spatial resolution ranging from 1 to 30 m. Pilote sites are French Guiana (French) and Ivory coast (West African country) in humid tropical zone. In French Guiana, many studies in the past years guarantee a rich and detailed geographical knowledge, our works concern the multi parameters radar image analysis method (wavelength, polarization, resolution) and their exploitation together with external mapping data in the aim of implementing the temporal survey of the locally encountered environment (dense forest, coastal plains, mangrove forests, wetlands,…). In fact, with 80% of forest cover, French Guyana needs an update of existing cartographic documents to quantify the evolution of his dynamic vegetation. Once this assessment made on the Guyana was detailed and argued, the researches will concern to test zones in Ivory Coast which contrary to the Guyana, do not have geographical quality knowledge but where the tropical climate makes the use of radar images necessary as in Guyana. The first chapter of this work describes the fields met on our areas of study as well as the data available on each of them. Second chapter focuses on the methodology of processing and analysis of multicriterias radar images and their joint exploitation with optical images of very high-spatial resolution. Then, two approaches of evaluation of the images are discussed. A first approach, based on photo-interpretation, relies on the existing cartographic documents and on the land surveys to estimate visually the images. A second approach stating the evaluation thanks to the supervised classification for which two techniques were used: the SVM classification and the object-oriented classification. The third chapter is dedicated to the thematic applications of images on the test areas situated in French Guyana and in Ivory Coast. The mapping of the land use, the follow-up (survey) of the littoral wetlands and the coastal dynamics, all these applications can lead to the update of the existing cartographic documents