Apport des images satellitaires de très haute résolution spatiale PLEIADES à la caractérisation des cultures et des opérations culturales en début de saison - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection Année : 2014

Apport des images satellitaires de très haute résolution spatiale PLEIADES à la caractérisation des cultures et des opérations culturales en début de saison

Résumé

This study is part of several projects aiming at spatially monitoring the effects of exogenous organic matter apply on soil organic carbon sequestration, and necessitating for this purpose the gathering of spatial data about cropping systems. The aim of this study was to assess the contribution of very high spatial resolution (VHR) Pléiades images to both early season crop identification and mapping and changes in bare soil surface characteristics due to cultural operations. The study region covering 4000 ha including 2100 ha-croplands is located west of the peri-urban territory of the Versailles plain and the Alluets plateau (Yvelines, France). About 100 cropped fields were observed on the ground synchronously with two Pléiades images of 3 and 24 April 2013 and one SPOT4 image of 2 April 2013. The GIS structuring of these field data was used for delimitating both training and test zones for the support vector machine classifier with polynomial function kernel (pSVM). For the single date-images, the pSVM was computed on the 4 spectral bands while for the bitemporal Pléiades image, it relied on the 8 spectral bands and the two NDVI bands. For the single-date classifications of crops, the overall accuracy reached 87% for the SPOT4 image of 2 April (6 classes), 79% for the Pleiades image of 3 April (6 classes) and 82% for that of 24 April (7 classes). For the bi-temporal Pléiades image, the overall accuracy was about 80% (7 classes), winter crops, grasslands and fallows being very well detected while confusions occured between spring barley at initial stages (2-3 leaves) and bare soils prepared for other spring crops. At the earlier date (2-3 April), the Pléiades image very well discriminated cultural operations (>77%, user’s or producer’s accuracies) as well as fallows and grasslands, and brought unique information about within-field spatial heterogeneity of crop development stages, while winter cereals and rapeseed were better discriminated by the SPOT4 image winter cereals (>70%, user’s or producer’s accuracies). Pleiades images therefore bring information complementary to multispectral images with high spatial resolution.
Cette étude s'inscrit dans des programmes de recherche visant à surveiller spatialement l’effet des apports de produits résiduaires organiques sur les stocks de carbone des sols, et nécessitant pour cela le recueil de données spatialisées sur les systèmes de culture. L'objectif de cette étude est celui d'évaluer, au niveau d'organisation spatiale des parcelles culturales, l'apport des images satellitaires de Très Haute Résolution Spatiale (THRS) Pléiades à l'identification des cultures à des stades de développement précoce d’une part, à la détection des changements d'état de surface des sols nus liés aux opérations culturales, d’autre part. La région d’étude, vaste d’environ 4000 ha, dont 2100 ha de surface agricole utile, est située à l’ouest du territoire périurbain francilien de la Plaine de Versailles et du Plateau des Alluets (PVPA) (Yvelines). Environ 100 parcelles culturales ont fait l’objet d’observations de terrain synchrones des prises de vue des deux images Pléiades acquises les 3 et 24 avril 2013 et d’une image SPOT4 acquise le 2 avril 2013. La structuration géomatique de ces données acquises sur le terrain a servi à délimiter des zones susceptibles de servir à l’entraînement ou la validation des résultats de classification assistée par machine à support de vecteurs à noyau polynomial (pSVM). La classification pSVM a été mise en œuvre sur les 4 bandes spectrales assorties du NDVI pour les images monodates, et pour les 8 bandes spectrales assorties de 2 bandes NDVI pour l’image bi-temporelle Pléiades. Pour les classifications monodates des cultures, la précision totale atteint 87% pour l’image SPOT4 du 2 avril (6 classes), 79% pour l’image Pléiades du 3 avril (6 classes) et 85% pour celle du 24 avril (7 classes). Pour la classification bitemporelle (7 classes), la précision totale est de près de 80%, avec des cultures d’hiver très bien discriminées tandis que les confusions opèrent entre l’orge de printemps aux stades 2-3 feuilles et les sols nus préparés pour les autres cultures de printemps. A la date la plus précoce (2-3 avril), l’image Pléiades discrimine bien les opérations culturales (précisions utilisateur et producteur >77%), les jachères et les prairies et renseigne sur l’hétérogénéité spatiale des stades de développement des cultures, tandis que les céréales d’hiver et le colza sont mieux détectés sur l’image SPOT4 (précisions utilisateur et producteur >70%). Les images Pléiades apportent donc des informations complémentaires à celles des images multispectrales de haute résolution spatiale.Cette étude s'inscrit dans des programmes de recherche visant à surveiller spatialement l’effet des apports de produits résiduaires organiques sur les stocks de carbone des sols, et nécessitant pour cela le recueil de données spatialisées sur les systèmes de culture. L'objectif de cette étude est celui d'évaluer, au niveau d'organisation spatiale des parcelles culturales, l'apport des images satellitaires de Très Haute Résolution Spatiale (THRS) Pléiades à l'identification des cultures à des stades de développement précoce d’une part, à la détection des changements d'état de surface des sols nus liés aux opérations culturales, d’autre part. La région d’étude, vaste d’environ 4000 ha, dont 2100 ha de surface agricole utile, est située à l’ouest du territoire périurbain francilien de la Plaine de Versailles et du Plateau des Alluets (PVPA) (Yvelines). Environ 100 parcelles culturales ont fait l’objet d’observations de terrain synchrones des prises de vue des deux images Pléiades acquises les 3 et 24 avril 2013 et d’une image SPOT4 acquise le 2 avril 2013. La structuration géomatique de ces données acquises sur le terrain a servi à délimiter des zones susceptibles de servir à l’entraînement ou la validation des résultats de classification assistée par machine à support de vecteurs à noyau polynomial (pSVM). La classification pSVM a été mise en œuvre sur les 4 bandes spectrales assorties du NDVI pour les images monodates, et pour les 8 bandes spectrales assorties de 2 bandes NDVI pour l’image bi-temporelle Pléiades. Pour les classifications monodates des cultures, la précision totale atteint 87% pour l’image SPOT4 du 2 avril (6 classes), 79% pour l’image Pléiades du 3 avril (6 classes) et 85% pour celle du 24 avril (7 classes). Pour la classification bitemporelle (7 classes), la précision totale est de près de 80%, avec des cultures d’hiver très bien discriminées tandis que les confusions opèrent entre l’orge de printemps aux stades 2-3 feuilles et les sols nus préparés pour les autres cultures de printemps. A la date la plus précoce (2-3 avril), l’image Pléiades discrimine bien les opérations culturales (précisions utilisateur et producteur >77%), les jachères et les prairies et renseigne sur l’hétérogénéité spatiale des stades de développement des cultures, tandis que les céréales d’hiver et le colza sont mieux détectés sur l’image SPOT4 (précisions utilisateur et producteur >70%). Les images Pléiades apportent donc des informations complémentaires à celles des images multispectrales de haute résolution spatiale.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-01123348 , version 1 (04-03-2015)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01123348 , version 1
  • PRODINRA : 276462

Citer

Emmanuelle Vaudour, Paul Emile Noirot Cosson, Olivier Membrive. Apport des images satellitaires de très haute résolution spatiale PLEIADES à la caractérisation des cultures et des opérations culturales en début de saison. Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, 2014, 208, pp.97-103. ⟨hal-01123348⟩
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