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d`information sur l`occupation et l`utilisationdes sols

1. ee 99 8 6 STATISTIQUES G OCOD ES ET INFORMATIONS GEOGRAPHIQUES nee 100 8 7 G OR F RENCEMENT G OCODAGE a a K E E NEE E EA ER 101 8 7 1 Geor ferencement srcani iia dod eb e GE e CE eC e e SEH 101 8 7 2 Gr ocoddge x exeat RD eet E E E ne Re os 102 R F RENCES enr 105 1 INTRODUCTION 1 INTRODUCTION Ce manuel entend sensibiliser les experts et les n ophytes aux diff rences techniques m thodologiques et conceptuelles existant entre les syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols I devrait contribuer une meilleure compr hension et une validation plus objective des informations disponibles tout en soulignant la n cessit d une harmonisation des syst mes d information au niveau europ en Pour remplir ces objectifs le manuel des concepts s attache e d finir les termes de base sol occupation des sols utilisation des sols e expliquer les concepts et principes fondamentaux relatifs aux l ments de base des syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols syst mes de classification outils de collecte des donn es e expliquer d finir et d crire les termes techniques souvent ignor s et pourtant indispensables au retour d information e identifier les besoins en donn es et les probl mes aff rents Ce manuel apporte aux experts et aux n ophytes une d finition et un langage communs sur les diff rents l
2. Figure 5 2 Besoins et sp cifications de donn es diff rents niveaux politiques high 2 Implementation and Plannin disaggregation 9 o Political i at Local Level T decision making i Q political frame H o at national Mie HM eg EU level aggregated information ew Spatial Detail high Spatially aggregated statistics Large scale maps 5 2 Syst mes d information polyvalents Les syst mes d information statistique doivent fournir les donn es source de base r pondant aux besoins d information des utilisateurs dans diff rents domaines th matiques Un nombre limit de donn es de base dont les sp cifications temporelles et spatiales sont coh rentes peut tre consid r comme une source flexible exploitable dans divers domaines titre d exemple de nombreux indicateurs statistiques conomiques et d mographiques utilis s par les d cideurs reposent sur des donn es de base population ge niveau d tude revenus etc Cet usage polyvalent am liore la rentabilit du syst me statistique puisque de nombreux utilisateurs contribuent la collecte au traitement la diffusion des donn es etc et par cons quent au co t g n ral du syst me Malheureusement la situation est quelque peu diff rente en ce qui concerne les statistiques sur l occupation et l utilisation des sols Il n existe aucune base de donn es polyvalente au niveau europ
3. Tableau 5 1 Exemple de niveau de d tail th matique CLUSTERS nomenclature pilote pour les statistiques de l utilisation des sols Eurostat 1996 A Zones A1 Zones r sidentielles Zones r sidentielles A111 Zones r sidentielles continues et denses artificielles Services publics A112 Zones r sidentielles continues moyennement denses A113 Zones r sidentielles discontinues moyennement denses A2 Activit s industrielles Activit s industrielles et commerciales et commerciales A3 Infrastructures techniques A31 Infrastructures techniques Infrastructures de transport A324 Installations de transport fluvial et maritime Industries extractives Industries extractives A410 Industries extractives chantiers d charges et Chantiers d charges et friches friches industrielles industrielles A5 Terrains am nag s Terrains am nag s des fins de loisirs des fins de loisirs Espaces verts ou de loisirs agricoles jach res B12 Plantes sarcl es et utilis es B36 Cultures industrielles B360 Cultures industrielles permanentes permanentes i non bois es C22 Autres zones foresti res C220 Autres zones foresti res improductives improductives Zones D1 V g tation arbustive V g tation arbustive D101 Formations arbustives des r gions temp r es arbustives montagnardes ou arctiques ou D102 Formations arbustives x rophytiques herbeuses D2 V g tation herbac e 0 V g tation herbac e D201 Prairies et pel
4. Le sondage ar olaire peut tre consid r comme une approche statistique destin e collecter des donn es pour une r f rence ou une unit de restitution pr d finie partir de param tres d chantillonnage elle se propose d induire des valeurs repr sentatives de la totalit de la zone consid r e De nombreuses r gles statistiques ont t labor es pour appliquer les r sultats de l chantillonnage l ensemble de la population Le sondage base ar olaire est d fini comme un sondage dans lequel les terres sont au moins l tape finale des unit s d chantillonnage FAO 1996 Les unit s d un sondage ar olaire sont directement li es la zone g ographique GALLEGO 1995 l intention des n ophytes voici un aper u des principales caract ristiques du sondage base ar olaire Unit s d chantillonnage La base ar olaire de sondage consiste au d part diviser la terre en unit s unit s primaires d chantillonnage partir desquelles seront extraits des chantillons repr sentatifs Il existe trois principaux types d unit s Les points Le point est l unit d chantillonnage la plus simple point sur une carte ou une photographie a rienne Il peut tre localis pr cis ment l aide de ses coordonn es g ographiques e Les lignes Les lignes peuvent tre utilis es comme unit s d chantillonnage pour s lectionner des l ments le long d un transect repr sent sous f
5. Luxembourg Office des publications officielles des Communaut s europ ennes 2001 ISBN 92 894 0433 7 Communaut s europ ennes 2001 Manuel concepts relatifs aux Syst mes d information su l occupation et l utilisation des 5015 Mm 7 TH ME 5 Agriculture COMMISSION et EUROP ENNE eurostat p che De nombreuses autres informations sur l Union europ enne sont disponibles sur Internet via le serveur Europa http europa eu int Une fiche bibliographique figure la fin de l ouvrage Luxembourg Office des publications officielles des Communaut s europ ennes 2001 ISBN 92 894 0433 7 Communaut s europ ennes 2001 Printed in Luxembourg IMPRIM SUR PAPIER BLANCHI SANS CHLORE TABLE DES MATI RES 1 2 p mn 7 INTRODUCTION ene DT esp Pe E E 5 D FINITION DES TERMES G N RAUX Dole SOLS marem ete eme aetate tas EI AM cU DAE A eed EE eite ee mee e esee ee een Objets mixtes ios hee Menton em eter d tete erecto EA 2 3 OCCUPATION ET UTILISATION DES SOLS 2 3 1 Interrelation entre occupation et utilisation des sols 13 2 4 VOLUTION DE L OCCUPATION ET L UTILISATION DES SOLS en 15 SYST MES DE CLASSIFICATION be Hip ctt Set bani oce 17 Belen D FINITIONS in rote po Poeta tg e EA oa dete ted AE 19 3 1 1 Glassifications te tete eee e teta umen peg 19 3 1 2
6. bruit au niveau des pixels Les r cents progr s r alis s dans la classification des images de t l d tection permettent d identifier d abord les segments de valeurs spectrales homog nes puis de les classifier L unit cartographique correspondra alors la taille minimale de ces segments 8 5 3 D limitation minimale lisible La d limitation minimale lisible d une carte est la taille minimale identifiable d une ligne ou d un polygone sur le papier Une ligne noire doit avoir une paisseur de 0 05 mm et une ligne color e de 0 08 0 1 mm Quant aux dimensions spatiales des polygones la largeur doit tre de 0 3 mm et de 1 mm pour les superficies en couleur 98 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols paisseur d une ligne noire 0 05 mm paisseur d une ligne color e 0 08 0 1 mm Distance entre lignes 0 25 mm Dimensions des polygones 0 3 x Espace entre polygones pleins 0 2 mm m Les figures sont surdimensionn es Selon l chelle de la carte cette unit repr sente des surfaces variables dans la r alit au 1 1 000e la plus petite surface repr sent e est gale 1 m 1 mm x 1 mm sur la carte au 1 100 000e la m me surface correspond 10 000 m 1 ha Par cons quent la pr cision et l exactitude des mesures terrestres en centim tres seront biais es sur une carte au 1 100 000e 1 mm correspond 100 m tres dans la r
7. diff rentes chelles mais la r solution g om trique de 30 m x 30m pour les images Landsat TM et le contenu ne sont pas modifi s Les informations sur l occupation des sols extraites des images satellitaires conservent cette g om trie Lors de l int gration de petits objets provenant d autres sources donn es g ographiques ponctuelles d un registre par exemple la pr cision du positionnement est tr s importante 71 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Le processus de g n ralisation peut tre percu comme une normalisation la fois th matique et g om trique qui permet d int grer des donn es diff rentes chelles sans introduire trop de distorsion g om trique dans le r sultat tant que l chelle des donn es obtenues est inf rieure la plus petite chelle des donn es source Diff rentes p riodes de collecte des donn es L utilisation de donn es source recueillies diff rentes dates ou sur une courte p riode conduit des incoh rences temporelles dans la base de donn es Par exemple certaines ont t collect es en 1988 pour une portion de la zone observ e et en 1994 pour le reste Les modifications ne sont identifiables que dans la mesure la date de chaque unit de surface est connue Par exemple les statistiques du territoire suisse sont tir es de la photo interpr tation des points avec une grille d un hectare sur des c
8. 3 2 2 Un compromis Un syst me de classification devrait proc der d un dialogue permanent entre une approche syst matique imposant une structure de l information selon des principes logiques exhaustivit absence de chevauchement d finitions univoques des classes r gles r gissant la repr sentation des objets dans la classification e une approche pragmatique prenant en compte les besoins de l utilisateur et les informations existantes e une approche contextuelle int grant les contraintes propres au domaine d tude Dans le cadre de l occupation et de l utilisation des sols certaines contraintes sont inh rentes la dimension g ographique de l information 21 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 3 3 3 Quelques propri t s Coh rence spatiale Le principe de coh rence spatiale implique des syst mes de classification qui permettent d obtenir des r sultats compatibles entre les diff rents sites r gions ou pays de la zone g ographique consid r e Coh rence temporelle Les types d occupation ou d utilisation des sols devraient tre consign s au moment pr cis de l observation par l observateur l enqu teur ou la sonde satellite Le syst me de classification ne doit donc pas tenir compte des situations pass es ou futures exemple un programme de chantiers qui refl te une intention d utilisation Les r sultats doivent tre con
9. 42 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 4 1 5 Traitement num rique des images La plupart des donn es de t l d tection tant enregistr es au format num rique presque toutes les interpr tations et analyses d images requi rent une partie de traitement num rique Rares sont les donn es directement exploitables Plusieurs op rations de pr traitement des images sont requises avant la phase d analyse e Correction radiom trique Correction g om trique Rehaussement de l image Les corrections radiom triques sont n cessaires en raison des irr gularit s du capteur et des perturbations atmosph riques Un traitement est galement requis pour pouvoir calculer des unit s physiques comme le rayonnement r fl chi ou mis En particulier la radiom trie doit tre examin e avec soin quand des donn es de t l d tection sont utilis es des fins de surveillance Les corrections g om triques comprennent la transformation des donn es en vraies coordonn es par exemple en latitude et longitude sur la surface de la Terre Les fonctions de rehaussement visent am liorer l apparence de l imagerie pour aider l interpr tation et l analyse visuelles 4 1 6 Analyse d image L interpr tation et l analyse de l imagerie de t l d tection ont pour but d identifier et de mesurer diff rentes cibles dans une image pour pouvoir en extraire l information ut
10. Nomenclature des unit s territoriales Statistiques au niveau 11 l chelle utilis e pour pr senter les statistiques densit de population par exemple est diff rente de celle appliqu e aux statistiques d une agglom ration comme Berlin avec le syst me de blocs statistiques districts de recensement Dans la figure 8 8 ci dessous les donn es g ographiques requises sont les limites des r gions NUTS y compris le littoral tr s petite chelle 1 30 000 000e par exemple Pour une carte sur Berlin avec le m me contenu statistiques sur la densit de population voir la figure 8 9 et reposant sur le syst me des blocs statistiques l chelle est au 1 5 000e environ et les donn es g ographiques requises sont les limites des blocs Figure 8 9 Densit de population dans le district Berlin Mitte de Berlin au niveau des blocs statistiques source Statistisches Landesamt Berlin Population density in the blocks of the district Berlin Mitte at 31 12 1994 per Hectare Es lt 36 87 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 8 2 2 Cartes ou donn es g ographiques utilis es comme source statistique L utilisation de cartes ou de donn es g ographiques num riques comme source statistique de base est un processus plus complexe Dans ces applications les donn es g ographiques sont incluses dans les statistiques et ont donc une influence notable sur le r
11. en plusieurs syst mes d information ont t mis en place pour r pondre des demandes pr cises dans des domaines sp cifiques agriculture environnement etc En Europe plus de 70 syst mes ont trait l utilisation et l occupation des sols CROI 1999 S ils poursuivent tous le m me objectif fournir des informations sur l utilisation et l occupation des sols leurs contenus sont si diff rents qu ils sont rarement comparables La situation empire quand ces informations sont exploit es dans d autres domaines th matiques comme l environnement Voici un bref r capitulatif tir de JANSEN L J M A DI GREGORIO 1999 des causes et des cons quences de cette situation peu satisfaisante e Approche sectorielle correspondant aux conditions territoriales sp cifiques La plupart des syst mes d information suivent une approche sectorielle qui r pond aux besoins sp cifiques des utilisateurs et aux conditions locales Par cons quent ils ne permettent pas une d finition exhaustive des classes d occupation des sols 60 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols L chelle et la m thode de collecte des donn es la t l d tection par exemple sont souvent choisies par rapport un objectif pr cis Dans certains cas les classes d occupation des sols bas es sur les donn es NOAA AVHRR les classes constitu es peuvent tre troitement tributaires des
12. environnementales Leur nombre et leurs interactions rendent cette analyse extr mement complexe 16 3 SYSTEMES DE CLASSIFICATION 3 SYSTEMES DE CLASSIFICATION 3 1 D finitions De nombreux termes aux acceptions diverses sont utilis s en classification en nomenclature et en taxinomie Employ s souvent de mani re interchangeable ils sont une source d ambiguit pour les lecteurs et ceux qui utilisent ces informations dans un domaine particulier Leur signification est Souvent issue des sciences naturelles telles que la biologie la botanique et la zoologie 3 1 1 Classifications La signification du terme de classification utilis par les scientifiques du monde entier remonte historiquement la classification des organismes d apr s la syst matique aristot licienne Ce terme est cependant ambigu dans la mesure il recouvre deux acceptions principales SUTCLIFFE 1993 e L tablissement d une classification de tous les objets dans l univers de discours U r pondant l instruction classifier les objets le r sultat est l organisation de sous classes dans U e L utilisation de la classification ainsi tablie pour d cider de l appartenance d objets sp cifiques r pondant l instruction classifier l objet X Ce processus d identification correspond ce que les sp cialistes en t l d tection nomment classification La d finition standard largement r pandue de la classification de SOKAL
13. gal cette base se contente de regrouper les caract ristiques n cessaires la description des objets Ces caract ristiques une fois identifi es et sp cifi es de mani re uniforme permettent de d finir les objets et les groupes d objets de toutes les nomenclatures possibles Un tel syst me peut difficilement tre d velopp sans proposer de nombreux classificateurs pour op rer une distinction entre tous les 28 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols objets relatifs l occupation et l utilisation des sols Une hi rarchisation est g n ralement introduite pour limiter le nombre de classificateurs Deux approches successives sont propos es des classificateurs g n raux de rang sup rieur qui peuvent tre combin s au gr de l utilisateur classification facettes des descripteurs de rang inf rieur qui sont sp cifiques un domaine particulier adoption d un principe d conomie pour supprimer les redondances et limiter le nombre des classificateurs 29 4 OUTILS COLLECTE DE DONNEES 4 OUTILS COLLECTE DE DONNEES Ce chapitre pr sente les diff rents outils de collecte permettant de recueillir les premi res informations sur l occupation et l utilisation des sols Il d crit les principes fondamentaux les concepts sous jacents et les diff rentes approches conceptuelles en pr cisant bri vement leurs avantages et leurs limites Ces exp
14. par exemple et mettant un rayonnement parall le projection orthographique Missio uitis contre Figure 8 14 Projections orthographique st r ographique et gnomonique adapt es de BRUNET 1987 92 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Les parall les et les m ridiens peuvent tre projet s directement sur un plan la carte papier auquel cas la projection est dite azimutale Le plan peut toucher la sph re projection tangente en un point tel que le p le Nord ou la traverser projection s cante En roulant le papier autour du globe on obtient une projection cylindrique ou conique Les possibilit s sont nombreuses voir la figure 8 15 Cylindrical Ki G Krimuthal Conical Figure 8 15 Principes de la projection BRUNET 1987 Le syst me de quadrillage parall les et m ridiens projet pr sentera des distorsions g om triques Selon le type de projection et les param tres appliqu s une ligne droite comme une route n appara tra pas droite sur le plan et sa longueur sera inexacte un cercle peut se transformer ellipse et un carr en rectangle etc L encore selon le syst me de projection et les param tres mis en ceuvre l une des conditions suivantes doit tre remplie quidistance mesure des distances r elles sur la totalit de la carte Cette caract ristique est indispensable en navigation Equival
15. signation et de description des groupes associ s la structure de classification tablie NOMENCLATURE e des proc dures d affectation d un objet un et seul groupe pr alablement classifi et nomm IDENTIFICATION 20 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 3 2 Syst mes de classification 3 2 1 Une approximation de la r alit Les syst mes de classification sont des outils qui d crivent certains aspects du monde r el Les cat gories s lectionn es repr sentent pas une division unidimensionnelle mais multidimensionnelle La partition du monde r el met en exergue des aspects sp cifiques de la r alit une m me r alit peut tre refl t e dans plusieurs classifications DUPRAT 1972 En r gle g n rale les syst mes de classification se pr sentent sous la forme d une arborescence c est dire d une hi rarchie Un syst me hi rarchique organise les objets en s rie de groupes auxquels sont attribu s diff rents niveaux de rang Les groupes d objets sont d finis par l attribution de caract ristiques communes aux membres d un groupe qui les distinguent des autres Chaque division signifie que des caract ristiques objectives sont prises en compte et implique un choix conscient Certains utilisateurs peuvent souhaiter scinder leur domaine d int r t un niveau donn selon des crit res diff rents ll en r sulte de s ri
16. sultat La carte ou les donn es doivent correspondre en termes de contenu th matique et d chelle c est dire de pr cision et d exactitude la dimension g ographique des statistiques requises Le calcul de la superficie totale du territoire par exemple d pend avant tout de la notion statistique de territoire qui peut englober des plans d eau des surfaces sous le niveau de la mer des zones loign es et inaccessibles etc La pr cision et l exactitude des donn es g ographiques sont le deuxi me facteur important dans le calcul des surfaces partir de bases de donn es num riques Si ces informations ont t recueillies lors d une enqu te de terrain la pr cision et l exactitude sont en principe suffisantes En r gle g n rale l enqu te de terrain est r alis e pour les cartographies grande chelle Si des cartes existantes plus petite chelle ont t num ris es l chelle de la Source ne devrait pas tre inf rieure 1 10 000e pour les mesures de superficie La pr paration d un recensement pour lequel des blocs statistiques et certaines donn es sur l infrastructure r seau routier avec noms des rues et num ros des habitations etc avec un niveau de d tail ad quat sont requis est un autre exemple d utilisation des cartes comme donn es de base Si la carte n est pas jour l enqu te sera incompl te Les donn es g ographiques de base sont essentielles la construction d un sondage ar olair
17. taille des pixels est de 30 m x 30 m imagerie Landsat TM n augmente ni la pr cision ni l exactitude Num risation des donn es analogiques ll existe plusieurs m thodes pour convertir des cartes analogiques papier au format num rique e Le balayage il prend en compte des param tres sp cifiques par exemple une r solution de balayage gale 300 dpi points par pouce et une r solution des couleurs de 30 bits Les cartes tram es doivent faire l objet d un traitement suppl mentaire pour tre int gr es aux bases de donn es du SIG g or f rencement extraction des variables lin aires ou spatiales puis vectorisation etc La num risation avec un num riseur la num risation et le g or f rencement des objets g ographiques partir de cartes prennent en compte des param tres sp cifiques par exemple une r solution de 2 540 Ipi lignes par pouce une pr cision de 0 15 mm etc En fonction du logiciel de num risation des attributs peuvent tre ajout s directement La num risation l cran la technique est comparable celle employ e avec le num riseur mais la pr cision est sup rieure Concernant la d limitation minimale lisible d une carte source analogique une chelle sp cifique les param tres de num risation ou de balayage appliqu s doivent tre pris en compte dans le processus d int gration des donn es 73 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur
18. 0 52 0 60 vert 0 63 0 69 rouge 0 76 0 90 proche IR 1 55 1 75 IR court 10 4 12 5 IR thermique 2 08 2 35 IR court ETM 2 Landsat Panchromatique 15 15 1 100 000e 3 4 5 Panchromatique 0 51 0 73 bleu vert menu rouge SPOT XS Bande 1 0 50 0 59 vert 1 100 000e Multispectral Bande 2 0 61 0 68 rouge 0 79 0 89 proche IR 0 50 0 59 vert 1000 m 1 1 500 000e 0 61 0 68 rouge 1000 m 0 79 0 89 proche IR 1 58 1 75 IR court TM6 Bande 3 SPOT V g tation Canal 1 Panchromatique 0 5 0 75 bleu vert rouge 5 8 m 1 15 000e 5 8 m IRS LISS 0 52 0 59 vert 1 100 000e TM7 Canal 2 0 62 0 68 rouge 188 m 1 500 000 Canal 3 NOAA AVHRR 1100 m 1 1 500 000e Canal 4 IKONOS Panchromatique 0 45 0 90 1 5000e multispectral 4m 4m 1 15 000e Tableau 4 2 R solution spectrale r solution spatiale et chelle recommand e approximation des principaux instruments de t l d tection 39 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols R solution spatiale Les images de t l d tection sont compos es d une matrice d l ments appel s pixels Le pixel est le plus petit l ment de la mesure de la r ponse spectrale Sa taille varie en fonction des caract ristiques techniques des capteurs Les images sur lesquelles seuls les grands l men
19. 1974 adapt e de SIMPSON 1961 fait r f rence l ordonnancement ou l arrangement d organismes dans des groupes ou des ensembles en fonction de leurs relations Cette d finition a pris un sens plus g n ral dans lequel le terme objets remplace celui d organismes Elle englobe le classement de tous les objets mais ne couvre express ment ni l identification ni la d signation des groupes et les r gles r gissant l usage de ces noms Par ailleurs le terme de relations tel qu il est employ en biologie recoupe deux types de relations les affinit s en termes de similitudes entre les caract ristiques des organismes relations ph n tiques et les relations par les anc tres relations phyl tiques qui n ont pas d quivalent dans notre domaine de recherche 3 1 2 Nomenclatures Une nomenclature est une liste de cat gories qui r capitule les informations sous une forme tr s synth tique tout en essayant de conserver le maximum de contenu En principe elle couvre un domaine d int r t particulier l univers de discours de SUTCLIFFE En biologie les d finitions des nomenclatures renvoient l aspect l galiste de la taxinomie savoir la d signation des groupes et des organismes ainsi que les r gles r gissant l usage de ces noms 3 1 3 L gendes Les l gendes sont fr quemment confondues avec les syst mes de classification et les nomenclatures En principe une l gende est l application d une nomenclature dans u
20. 1998 En r gle g n rale les statistiques font l objet d une diff rentiation spatiale au sein de la couverture g ographique ce qui signifie qu elles font r f rence des portions plus petites telles que des r gions statistiques des d coupages administratifs ou d autres unit s avec une fonction pr cise par exemple le trajet vers les zones de travail Si comme c est souvent le cas ces unit s territoriales sont d finies dans un syst me hi rarchique elles peuvent tre agr g es pour g n rer des statistiques portant sur une r gion plus vaste le syst me de r f rence r gionale comprend donc plusieurs niveaux tels que NUTS III Il et I Plus le syst me est fin plus la r solution g om trique et le nombre d unit s est importante et plus l unit de restitution est petite Exemples de syst mes de r f rence r gionale NUTS 3 Regions EU 0 250 500km Figure 8 18 R gions NUTS Eurostat 1999 95 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Statistical units of Berlin o pi o pe om Figure 8 19 Regionales Bezugssystem Berlin Statistisches Landesamt Berlin L agr gation spatiale n implique pas n cessairement l agr gation ou la g n ralisation du contenu th matique des donn es titre d exemple les statistiques par pays tat membre de l Union europ enne sur l utilisation des engrais agricoles subdivis s en
21. 6302 Tr ves Allemagne HAKE 1982 Contenu Origine Processus de cr ation Carte Carte officielle Carte topographique Landesvermessungsamt d riv e Rh nanie Palatinat Allemagne chelle Moyenne 1 200 000e vl 7 B gt t Figure 8 3 Carte topographique au 1 25 000e Feuille 6008 Bernkastel Kues Allemagne HAKE 1982 Content Origine Processus de cr ation Carte Carte officielle Carte topographique Landesvermessungsamt d riv e Rh nanie Palatinat Allemagne VEN Ue um i A Ree 1 5 k 3 35 al N es Echelle Moyenne 1 25 000e Figure 8 2 Carte topographique au 1 50000e Feuille 6108 Bernkastel Kues Allemagne HAKE 1982 Contenu Origine Processus de chelle cr ation Carte Carte officielle Carte d riv e Moyenne topographique Landesvermessungsamt 1 50 000e Rh nanie Palatinat Allemagne Figure 8 4 Extrait de la carte topographique de base au 1 5 000e de Bernkastel Kues Allemagne HAKE 1982 Contenu Origine Processus de Echelle cr ation Carte Carte officielle Carte de base Grande topographique Landesvermessungsamt 1 5 000e Rh nanie Palatinat Allemagne 85 Figure 8 5 Carte th matique Plan d utilisation des sols au 1 1 000e maison de retraite Hambourg Allemagne HAKE 1982 Contenu Origine Processus de cr ation Carte Carte officielle Carte de th matique administration charg e
22. Il convient de les analyser clairement et d valuer les cons quences de l int gration sur la qualit et la fiabilit des donn es obtenues 6 2 1 Phases d int gration des donn es Le processus d int gration des donn es comprend en principe les phases suivantes DEVOGELE 1998 Compilation et pr paration Cette phase englobe toutes les activit s n cessaires l int gration des diverses bases de donn es e l identification et le regroupement des donn es pertinentes y compris les m tadonn es issues de sources diverses e la conversion dans un format unique harmonisation des mod les de donn es h t rog nes via la cr ation d un mod le commun au niveau logique conversion des donn es vectorielles en donn es tram es et inversement au niveau technique e l enrichissement des descriptions de donn es afin que les futurs utilisateurs puissent mesurer la qualit de la base de donn es int gr e description explicite de la projection cartographique et du syst me de r f rence utilis s les proc dures de conversion appliqu es etc e la cr ation de th saurus au niveau global pour toute la base de donn es et local pour chaque source Analyse des correspondances L analyse des correspondances entre cat gories connexes et la d tection d ventuels conflits consistent identifier et d tailler toutes les corr lations entre les donn es i au niveau de la description m tadonn es et ii au
23. Il est en revanche plus fr quemment utilis en g ologie pour la d tection des glaces de mer ou des mar es noires Le satellite canadien RADARSAT et les satellites europ ens ERS 1 et ERS 2 sont deux syst mes radar op rationnels 4 1 4 Images de t l d tection propri t s Les possibilit s d application des images obtenues par t l d tection sont surtout d termin es par les sp cifications techniques des capteurs et par l orbite des satellites Nous d veloppons dans ce chapitre les points les plus importants ce sujet R solution spectrale Comme indiqu plus haut une cible la surface de la Terre se caract rise par sa r flectance spectrale diff rentes longueurs d onde Les capteurs mesurent le rayonnement r fl chi plusieurs intervalles appel s bandes spectrales ou canaux spectraux afin de percevoir ces diff rences La capacit d un capteur identifier les cibles d pend en grande partie du nombre de bandes spectrales c est dire de sa r solution spectrale La r solution spectrale d crit la capacit d un capteur utiliser de petites fen tres de longueurs d onde Plusieurs instruments de t l d tection peuvent enregistrer l nergie re ue selon des intervalles de longueurs d onde bandes spectrales ou canaux spectraux diff rentes r solutions spectrales Plus la r solution spectrale est fine plus les fen tres des diff rents canaux du capteur sont troites et plus la d tection et la di
24. T M KIEFER R W 1994 Remote sensing and image interpretation 3 ed Wiley New York LUND HG 1998 A Forest by any other name Paper in Land Use Land Use change and forestry in the Kyoto protocol Environmental Science amp Policy Elsevier Science publications McCARTHY D 1996 International Earth Rotation Service IERS Technical Note 21 IERS Conventions Observatoire de Paris M CHER C A STOMPH T J Fresco L O 1993 Proposal for a global land use classification FAO Rome 37 pages MEGRIN 1999 Geographical Data Description Directory Version 2 1 GDDD Data Model http www megrin org GDDD Overview html NASA Goddard Space Flight Applied Information Sciences Branch Center 1999 Remote Sensing and Photo Interpretation Tutorial disponible l adresse http rst gsfc nasa gov TofC table html National Imagery and Mapping Agency 2000 Technical Report 8350 2 3 edition World Geodetic System 1984 Bethesda OFFICE F D RAL DE LA STATISTIQUE 1996 Statistique suisse de la superficie L utilisation des sols dans les cantons R sultats par commune 1979 85 et 1992 97 Cette s rie disponible en francais et en allemand donne les derniers r sultats de l enqu te de suivi r alis e dans chaque canton Les premiers volumes ont t publi s en 1996 et le dernier sortira probablement en 2001 OLSON J M 1998 Maps as Representations of the World NCGIA Core Curriculum in GIS National Center f
25. chelle d environ 1 25 000 000e Contenu Origine Processus de chelle cr ation Carte Carte priv e CESD Carte d riv e Petite th matique Communautaire donn es 1 10 000 000e densit de source CEC Eurostat population GISCO Population dens in Great Britain and ireland mhar Ram be E 9 pe 100 306 1286 m WETS fne mH 86 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 8 2 Cartes et statistiques En ce qui concerne l utilisation des cartes en statistique il convient d tablir une distinction entre i la cartographie statistique des fins de pr sentation cartes th matiques et ii l utilisation de cartes analogiques et ou de donn es g ographiques num riques comme l ment d un processus de collecte de donn es statistiques source d information sch ma de stratification chantillonnage ou pr paration de recensement par exemple 8 2 1 Cartographie statistique La cartographie th matique est la simple utilisation de cartes pour pr senter des statistiques ou des r sultats d analyse statistique Selon le sujet la pr cision g om trique et l apparence des l ments g ographiques ont plus ou moins d importance L chelle requise d pend de la port e g ographique et du syst me de r f rence r gionale des statistiques en question Si la superficie est le territoire de l Union europ enne et le syst me de r f rence NUTS
26. code de niveau inf rieur r p te le code de niveau sup rieur Tous les symboles de codification sont normalement admis chiffes caract res autres signes L une des questions importantes r gler est la signification du z ro 0 en r gle g n rale il doit tre utilis quand il n existe aucune subdivision un niveau donn R gles d inclusion de nouveaux objets Quels que soient les efforts d ploy s pour garantir l exhaustivit du syst me de classification il est in vitable que de nouveaux objets soient inclus par la suite Les r gles de classification associ es la nomenclature doivent alors tre r vis es puis assign es tous les objets concern s par la modification y compris ceux qui avaient d j t classifi s La jurisprudence doit tre examin e avec soin il convient de s assurer que l objet inclure est bien nouveau d o l importance de l index et modifier en cons quence le texte de la nomenclature Agr gats ll est difficile d avoir un texte notamment la d nomination de la classe qui refl te le contenu dans la mesure o le processus d agr gation fait disparaitre des informations Pour assurer la pertinence des questions r ponses entre autres un certain niveau de d tail est requis dans les niveaux sup rieurs d agr gation les cat gories perdent leurs propri t s descriptives et deviennent de simples jalons documentaires DUPRAT 1972 M me s ils sont accept s dans le la
27. de la FAO sur l utilisation des sols L utilisation de cartes dans la pr paration d une enqu te statistique recensement de la population par exemple r clame des conditions plus strictes notamment des donn es pr cises et d taill es en termes de g om trie une chelle minimale au 1 5 000e est indispensable pour pouvoir distinguer les b timents voir la figure 8 6 Carte de la population de Hanovre Des renseignements d taill s sur l usage des b timents seraient tr s utiles pour pouvoir en exclure certains entrep ts zones industrielles etc En ce qui concerne le sch ma de stratification pour l estimation des rendements agricoles notamment des parcelles d limit es avec un haut degr de pr cision et d exactitude g om trique sont n cessaires pour valuer les superficies Dans la plupart des cas l analyse spatiale requiert des informations sur l environnement c est dire sur la topologie Dans la mesure les donn es g ographiques doivent garantir un niveau de d tail et d exactitude beaucoup plus lev la qualit joue un r le crucial dans la s lection des donn es source Les m tadonn es qui renseignent sur la nature de certaines variables g ographiques sont indispensables pour bien comprendre et utiliser bon escient les informations dans des analyses et des int grations de donn es sp cifiques Les donn es source pour cette carte sont au 1 1 000 000e Nombre de petits lacs disparaissent
28. des 13 16 octobre 1997 Alexandrie gypte 10 pages DEVOGELE T PARENT C amp SPACCAPIETRA S 1998 On spatial database integration International Journal on Geographic Information Science Vol 12 n 4 1998 pages 335 352 DRURY S A 1990 A Guide to Remote Sensing Oxford 199 pages 107 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols DUHAMEL C amp CROI W 1998 LANES Development of a harmonised framework for multi purpose lan cover land use information systems derived from earth observation data Rapport final non publi DUHAMEL C 1998 CESD Communautaire Background paper on nomenclatures LANES concerted action Research program on the Environment and climate Commission europ enne DUHAMEL C amp VIDAL C 1998 Objectives tools and nomenclatures in proceedings of Eurostat seminar Land Cover and Land Use Information Systems for European Union Policy needs Luxembourg 1998 DUPRAT H 1972 Les conditions linguistiques du transfert technologique Revue Automatisme Tome XVII n 11 Paris ECO U 1988 Le Signe ditions Labor Bruxelles EKHOLM A 1996 A conceptual framework for classification of construction works EUROSTAT 1992 Task force statistiques spatiales rapport final Statistiques d utilisation des sols EUROSTAT 1995 R gions Nomenclature des Unit s territoriales statistiques NUTS Luxembourg non pub
29. doit s appuyer sur une r gle Une meilleure r solution n a aucun impact sur l observation des superpositions les combinaisons spatiales tridimensionnelles sont ind pendantes de l chelle L encore les statisticiens appliquent la r gle du prorata exemple de cultures associ es des surfaces bois es Des r gles sp cifiques telle que la pr valence sont parfois adopt es usages dominants pour les superficies urbanis es notamment Figure 2 2 Illustration de superposition 12 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols e Les combinaisons temporelles d occupation ou d utilisation d pendent surtout de la p riode d observation dt Dans le domaine agricole les statisticiens appliquent la r gle de la r colte principale c est dire celle dont la valeur commerciale est la plus lev e Si cette r gle n est pas applicable la culture qui occupe le plus longtemps la parcelle est prise en compte 2 3 Occupation et utilisation des sols Les syst mes d information m langent souvent occupation et utilisation des sols les v g tations naturelles et semi naturelles y sont d crites en termes d occupation des sols les superficies agricoles et urbanis es en termes d utilisation des sols Or la distinction entre ces deux notions est fondamentale m me si elle est souvent ignor e ou oubli e La confusion et l ambiguit conduisent des probl mes d ordre pratique
30. et apparait en rouge vif sur les clich s IRC Les objets dont la couleur naturelle est le rouge ressortent en vert et les objets verts l exception de la v g tation en bleu La photographie IRC est essentiellement utilis e dans les tudes de la v g tation et en sylviculture voir la figure 4 10 46 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Figure 4 10 Exemple de photographies a riennes couleur et IRC d Odenwald Allemagne le 30 juillet 1967 l chelle d origine est au 1 14 000e ALBERTZ 1991 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Orthophotographie Une orthophoto monochromatique couleur ou IRC est une prise de vue a rienne dont la g om trie a t corrig e afin de supprimer les distorsions caus es par l angle de l appareil et le relief du terrain Les orthophotos sont mises une chelle pr cise et gr ce au g or f rencement elles constituent une r f rence spatiale uniforme dans un format harmonis Converties au format num rique elles peuvent tre int gr es des syst mes d information g ographique SIG sans n cessiter d autre traitement La richesse de leur contenu espacement des pixels jusqu 0 25 cm en fait une source d information tr s pr cise Dans le cadre du SIGC Syst me Int gr de Gestion et de Contr le des archives importantes d orthophotos num riqu
31. et l eau renvoient une texture lisse alors qu une for t peut r sulter en une texture d apparence rugueuse Le patron fait r f rence l agencement spatial des objets visiblement discernables Les surfaces naturellement bois es et les vergers avec leurs arbres r guli rement dispos s sont de bons exemples de patrons Le site fait r f rence l emplacement topographique ou g ographique Cette caract ristique est surtout importante pour l identification des types de v g tation et du relief L association tient compte de la relation entre la cible d int r t et d autres objets ou structures reconnaissables qui sont proximit Par exemple une centrale nucl aire est en principe peu susceptible d tre implant e au beau milieu d une zone d habitation 4 2 4 Avantages et inconv nients Les photographies a riennes ne n cessitent aucun quipement mat riel ou logiciel sophistiqu En r gle g n rale la grande chelle de l image permet d identifier de d crire et de d limiter parfaitement les objets les plus petits En raison de la richesse de leur contenu les prises de vue sont une excellente source d information et de r f rence cet gard elles sont fr quemment utilis es pour corroborer des enqu tes de terrain grande chelle Le fait que les agences de cartographie proposent des orthophotos comme produits standard conf re une valeur suppl mentaire cette source d information majeure 48 Manuel de
32. final pour Eurostat STEFANAKIS E SELLIS T 1998 Enhancing operations with spatial access methods in a database management system for GIS Cartography and Geographic Information Systems Vol 25 N 4 1998 pages 16 32 STOTT HAINES YOUNG R 1996 Linking land cover intensity of use and botanical diversity in an accounting framework in the UK SUTCLIFFE J P 1993 Concept class and category in the tradition of Aristotle Chapter 3 in Van Mecheler et al eds Categories and concepts theoretical views and inductive data analysis Academic press London SYSAME 1992 Cadastres fonciers nationaux Synth se de l tude comparative des cadastres nationaux r alis e pour le casier viticole communautaire TAYLOR C SANNIER DELINCE J GALLEGO F J 1997 Regional Crop Inventories in Europe assisted by Remote Sensing 1988 1993 Synthesis Report of the MARS Project Action 1 Office des publications officielles des Communaut s europ ennes Luxembourg EUR 17318 TOMPPO E 1992 Multi source National Forest Inventory of Finland Finnish Forest Research Institute Research Papers 444 Helsinki University du Texas Austin Department of Geography 1999 The Geographer s Craft Project Austin URL http www utexas edu depts grg gcraft about about html WEISSEL J et al 1999 Glossary Lamont Doherty Earth Observatory of Columbia University http rst gsfc nasa gov Glossary glossary htm
33. large pouvant atteindre 1 000 km de long Avec une r solution spatiale de 1 m mode panchromatique et de 4 m mode multispectral il fournit des images de haute qualit proche de celle des photographies a riennes et ouvre de nouvelles perspectives d application de l imagerie par t l d tection dans de nombreux domaines e AVHRR La NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration op re aussi une s rie de satellites quip s du capteur AVHRR Advanced Very High Resolution Radiometer con us l origine pour tre utilis s en m t orologie Leurs sp cifications techniques sont donc assez diff rentes de celles des satellites d observation de la Terre Landsat SPOT ou IRS Le capteur AVHRR capte le rayonnement lectromagn tique du visible et du proche IR ainsi que l nergie mise temp rature dans la r gion du moyen et du long IR Les informations sur la temp rature notamment sur les nuages pr sentent un int r t sp cifique pour les m t orologues Avec sa r solution spatiale de 1 1 km et son grand angle de prise de vue 55 le capteur AVHRR a une fauch e d environ 2 000 km Landsat 185 km Les propri t s techniques et le fait qu au moins deux satellites soient op rationnels en m me temps garantissent une couverture quotidienne et une surveillance continue du globe terrestre qui s av rent essentielles pour les pr visions et autres domaines m t orologiques 36 Manuel des concepts r
34. le contenu statistique des cartes est galement g n ralis c est dire agr g Des statistiques extr mement pr cises peuvent figurer sur des cartes petite chelle tr s g n ralis es e Utilisation de cartes ou de donn es g ographiques dans les statistiques Quand des donn es g ographiques sont utilis es pour pr parer des enqu tes statistiques il est essentiel de recueillir des donn es g om triques pr cises et fiables surtout sur une grande chelle afin d identifier des b timents ou des parcelles par exemple Le g om tre a besoin de nombreux autres l ments pour d terminer l unit d observation trac de b timents limites des parcelles fix es par le cadastre r seau de transport points de rep re voies d eau etc Leur prise en compte affecte la qualit des statistiques obtenues 6 2 Int gration des donn es Le processus d unification des sources de donn es existantes dans un cadre unique est appel int gration de base de donn es DEVOGELE 1998 Dans le domaine de l occupation utilisation des sols les donn es poss dent une dimension spatiale Des outils logiciels sp cifiques associ s des syst mes de gestion de base de donn es SGBD ont 66 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols t d velopp s pour g rer les caract ristiques g ographiques les syst mes d information g ographique SIG Selon GOODCHILD 1997
35. ments qui composent les syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 2 DEFINITION DES TERMES GENERAUX 2 DEFINITION DES TERMES GENERAUX 2 1 Sol Le terme de sol est largement utilis pourtant rares sont les d finitions qui en sont donn es Le groupe de travail interd partemental sur l am nagement du territoire IDWG LUP la FAO Organisation des Nations unies pour l alimentation et l agriculture proposait en 1994 la d finition suivante zone d limit e de la surface terrestre qui englobe tous les attributs de la biosph re situ s imm diatement au dessus ou en dessous y compris le climat pr s de la surface le relief l hydrologie avec les lacs peu profonds les rivi res les mar cages et les marais les couches s dimentaires de surface les nappes d eau souterraines et les r serves hydrog ologiques associ es la flore et la faune l habitat humain et les marques physiques de l activit humaine pr sente et pass e am nagement de terrasses r serves d eau ou structures de drainage routes b timents etc Cette d finition soul ve galement la question du territoire consid rer tous les attributs de la biosph re situ s imm diatement au dessus ou en dessous Pour l occupation des sols la solution est simple la zone de r f rence se trouve au dessus de la surface voir les d finitions au chapitre suivant Pour l utilisation des sols c est plus complexe d un point de
36. modes d acquisition des donn es Coh rence La plupart des syst mes d information sur l occupation utilisation des sols p tissent de leurs incoh rences internes Les crit res utilis s pour constituer des classes sont rarement appliqu s syst matiquement ou bien les d finitions de classes sont impr cises ambigu s ou inexistantes Les crit res de diagnostic retenus ainsi que leur combinaison vont souvent l encontre d une d limitation pr cise des classes Pourtant il s agit l d une exigence de base de n importe quel syst me Il est rare que les combinaisons des diff rents l ments de diagnostic d crivant une classe Soient examin es dans leur ensemble la mise en oeuvre de toutes les combinaisons de classificateurs possibles g n rerait en effet une multitude de classes que les m thodes actuelles de description sont incapables de g rer Par cons quent les syst mes existants pr sentent souvent des lacunes dans l application syst matique des crit res de diagnostic Ces incoh rences se soldent par une impr cision dans la d finition des classes entre plusieurs classifications par des recoupements ou des lacunes Les syst mes d information sont parfois de simples l gendes plut t qu une classification syst matique la description porte uniquement sur une portion de l ventail des classes possibles L utilisateur ne peut se r f rer un syst me de classification qui ne permet pas d tablir des compa
37. niveau des objets donn es Des techniques et des outils semi automatiques d analyse des similitudes permettent d tablir les correspondances sur la base de la connaissance et du sens s mantique En outre la collaboration avec des sp cialistes des domaines source contribue une meilleure compr hension des donn es et la cr ation de tables de conversion L analyse des correspondances entre plusieurs bases de donn es source permet de formuler des recommandations directives sur les possibilit s d int gration les manipulations effectuer cet effet et les contenus qui ne peuvent absolument pas tre int gr s La collecte de donn es id ale est r alis e parall lement au processus r gulier et continu de mise jour des cartes de base 1 5 000e 68 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Harmonisation Au niveau th matique les cat gories ou classes d occupation et d utilisation des sols doivent tre harmonis es en fonction des r sultats de l analyse des correspondances Cette tape du processus d int gration est la plus d licate Au niveau technique les donn es g ographiques doivent tre harmonis es pour permettre une analyse synoptique tel qu un recouvrement mise en corr lation des points et des lignes limites de polygones provenant de diff rentes sources et relatifs des objets similaires par exemple le r seau hydrographi
38. notamment quand des donn es pr sent es dans diff rentes dimensions doivent tre mises en corr lation compar es et ou combin es L occupation des sols est une description physique de l espace l occupation bio physique observ e de la surface terrestre DI GREGORIO amp JANSEN 1997 c est dire ce qui recouvre le sol Elle distingue plusieurs cat gories biophysiques les zones de v g tation arbres buissons champs pelouses les sols nus m me s il s agit d un manque de couverture les surfaces dures roches b timents les surfaces humides et les plans d eau nappes et cours d eau zones inondables Cette description a des r percussions sur les syst mes de classification de collecte des donn es et les syst mes d information en g n ral L occupation des sols est observ e c est dire scrut e par diff rentes sources d observation situ es plus ou moins grande distance de la surface terrestre l oeil humain les photographies a riennes les sondes satellites L utilisation des sols recoupe plusieurs approches avec deux coles principales La dimension fonctionnelle renvoie la description des zones selon leur finalit socio conomique superficies vocation r sidentielle industrielle ou commerciale agricole ou foresti re destin es aux loisirs ou la pr servation etc Des liens avec l occupation peuvent tre tablis il est possible de d duire l utilisation d un sol part
39. or f renc es fournies par le cadastre type et taille des b timents et des propri t s fonci res entre autres L adresse ou le code cadastral de la propri t fonci re sera en g n ral la principale passerelle entre les diff rents registres de sorte que les informations sur l activit conomique par exemple puissent tre associ es aux propri t s fonci res ou immobili res avec des coordonn es En l absence d utilisation harmonis e ou de qualit des adresses il est possible de recourir des approximations pour le g ocodage tels que des quadrillages fins des secteurs de recensement unit s statistiques de base ou des portions de routes l est indispensable de d terminer clairement la finalit des statistiques d riv es Des donn es g or f renc es moins pr cises sont parfois suffisantes et offrent une solution rentable Des superficies plus vastes pr domine un type d utilisation des sols sp cifique peuvent tre regroup es dans des cat gories zones industrielles r sidentielles etc au sein d un SIG Les surfaces classifi es par type d utilisation des sols peuvent tre combin es et associ es dans des mod les par l interm diaire de bases de donn es num riques relatives aux voies ferr es et ou routi res afin que les analyses du r seau permettent de suivre les interactions entre les entit s 53 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation
40. par exemple l inventaire forestier multi source finlandais TOMPPO 1992 70 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Probl mes li s l observation Diff rentes techniques de capture et de traitement des donn es Les donn es source sont g n ralement collect es au moyen de diff rentes techniques selon l approche retenue Dans les enqu tes statistiques elles sont recueillies dans le cadre de sondages sur le terrain et de r ponses des questionnaires ou par des mesures de variables Les r sultats sont troitement li s la strat gie d chantillonnage et aux comp tences de l analyste Les enqu tes sur le terrain peuvent fournir des informations tr s pr cises sur un nombre limit d chantillons points segments La cartographie grande chelle n cessite des enqu tes sur le terrain pour r colter des donn es tr s pr cises en revanche pour de vastes superficies ce sont surtout des donn es d observation de la terre photographies a riennes et imagerie satellitaire qui sont interpr t es visuellement ou num ris es pour mettre jour ou cr er des bases de donn es Les r sultats de la photo interpr tation des donn es d occupation et d utilisation des sols d pendent en grande partie des comp tences et de l exp rience de l analyste ainsi que des informations annexes dont il dispose Il n est pas recommand d exploiter ces donn es pour extr
41. peuvent tre r pertori es selon leurs diff rents aspects HAKE 1982 e Contenu e Origine e Processus d laboration e chelle 8 1 2 Cat gorisation des cartes selon leur contenu Le contenu constitue le crit re le plus courant de cat gorisation des cartes Les cartes topographiques d crivent avec pr cision et exactitude la position g om trique des objets g ographiques tels que les zones habit es les infrastructures routes voies ferr es cours d eau lignes lectriques etc les plans d eau quelques aspects de l occupation utilisation des sols surfaces bois es vignobles prairies vergers certains d coupages administratifs la toponymie etc Les cartes topographiques servent g n ralement de support aux cartes th matiques Les cartes th matiques s appuient sur les cartes topographiques utilis es comme support g ographique pour pr senter des informations sur des sujets sp cifiques par exemple les cartes d occupation des sols bas es sur les cartes topographiques les plans directeurs d am nagement du territoire bas s sur le cadastre les cartes statistiques bas es sur les divisions administratives sur la densit de population par exemple etc 83 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 8 1 3 Cat gorisation des cartes selon leur origine On distingue les cartes produites par l organisme officiel responsable de l tude d un p
42. r L chelle g om trique est de toute premi re importance pour l application des donn es une grande chelle 1 1 000e au 1 10 0006 garantit une g om trie extr mement pr cise et peut aussi fournir les d tails th matiques requis pour la gestion de la propri t et l urbanisme des chelles plus petites partir du 1 50 000e fournissent des informations g n ralis es en termes de pr cision th matique et spatiale qui conviennent pour l am nagement du territoire et la surveillance de l environnement Les inconv nients d une approche cartographique exhaustive tiennent aux co ts lev s et aux d lais n cessaires sa mise en uvre sur de vastes superficies Les m thodes d chantillonnage sont plus conomiques et selon le mode de sondage adopt elles fournissent rapidement des informations d taill es sur l occupation et l utilisation des sols Les inconv nients sont li s une r solution spatiale grossi re en termes d unit de restitution la notion d chelle est bannie dans ce contexte selon la m thode employ e et la stratification finale c est dire que les informations refl tent une zone de r f rence r gionale artificielle et non un lieu g or f renc avec pr cision comme en cartographie Les cons quences de l int gration de ces types de donn es doivent tre analys es avec soin et prises en compte dans les applications Dans certains cas l int gration peut tre extr mement utile
43. seau d alimentation lectrique afin de permettre l am nagement de sites de construction par exemple la carte dress e doit tre une tr s grande chelle au 1 100e ou 1 500e Si le th me est la propri t des parcelles de terrain l chelle ad quate peut tre au 1 1000e ou 1 5000e Les donn es g ographiques servent uniquement de base aux cartes th matiques par exemple celles montrant la densit de population des tats membres de l Union europ enne associ s aux r gions NUTS II la port e g ographique consid r e en l occurrence la totalit du territoire de l UE et l espace disponible pour imprimer la carte d terminent l chelle appliqu e par exemple 1 30 000 000e pour un format A4 Dans ce cas la pr cision et l exactitude g om triques ne sont pas un facteur important Si pour cette m me carte l unit de restitution est le district de recensement soit le niveau le plus fin du syst me de r f rence r gionale la d limitation minimale lisible jouera un r le dans la d termination de l chelle un district de 100 ha sera repr sent sur une carte au 1 10 000 000e par une superficie de 1 mm soit la d limitation minimale lisible d un point color sur le papier Comme indiqu plus haut les unit s d observation des tudes statistiques peuvent tre des surfaces d limit es parcelles habitations agglom rations urbaines divisions administratives comme des communes des r gions NUTS ou des pays
44. trique 7 1 M tadonn es Les m tadonn es sont des informations sur les donn es c est dire une description d taill e des sp cifications Ces informations sur les informations permettent d valuer le degr d utilit des donn es pour une application sp cifique Les m tadonn es relatives l occupation et l utilisation des sols doivent contenir les informations suivantes e Identification des ensembles de donn es titre organisation responsable chelle unit de restitution e Pr sentation description g n rale du contexte applications possibles limites etc e Sp cifications couverture nomenclature principes de classification m thodes et techniques de collecte r f rence spatiale unit de restitution ou cartographique chelle donn es source p riodicit Param tres relatifs la qualit des donn es proc dures d assurance qualit et mesures de contr le e Politique de diffusion prix droit d auteur e R f rence des m tadonn es source des m tadonn es Le Comit europ en de normalisation a entrepris de d velopper une norme de m tadonn es pour les informations g ographiques CEN TC 287 L organisme MEGRIN Multipurpose European Ground Related Information Network a labor un r pertoire descriptif des donn es g ographiques Geographical Data Description Directory GDDD et mis en oeuvre une base de donn es accessible sur Internet http Awww megrin org GD
45. tudes de r alit de terrain sont indispensables la validation des r sultats L utilisation des images satellitaires ne dispensent pas des enqu tes de terrain Les techniques analogiques et num riques pour l interpr tation des donn es de t l d tection ont leurs avantages et inconv nients respectifs En g n ral l interpr tation visuelle bas e sur des documents papier requiert peu ou pas d quipement sp cialis tandis que le traitement et l analyse num riques n cessitent au moins un PC standard et un logiciel sp cifique Erdas Imagine ER Mapper etc L interpr tation visuelle se limite souvent un seul canal de donn es ou une seule image la fois compte tenu de la difficult d effectuer une interpr tation visuelle avec plusieurs images Les ordinateurs tant en mesure de traiter des images plus complexes l analyse num rique peut exploiter des donn es provenant de plusieurs canaux 43 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Dans cette optique l analyse num rique est utile l analyse simultan e de plusieurs bandes spectrales et elle peut traiter des banques de donn es plus rapidement qu un interpr te humain Contrairement l analyse informatique le facteur humain permet l int gration de plusieurs informations contextuelles reposant sur les connaissances a prior du domaine d tude L interpr tation humaine est un proc d subjectif ce q
46. vue pragmatique et compte tenu de l importance conomique de la diversit d utilisation des zones urbaines la d finition du sol devrait galement englober les niveaux situ s en dessous ou au dessus Les mines les m tros Sous les zones urbaines les nappes phr atiques les champignonni res etc risquent donc de poser probl me Exemple les zones d extraction de p trole faut il prendre en compte tout le champ d extraction et dans une certaine mesure l ensemble de la concession ou seulement le puits Afin de limiter les ventuels probl mes nous proposons de restreindre son application aux cas raisonnables et d accepter les usages urbains au dessus et en dessous du niveau du sol exemple des b timents comprenant des magasins en rez de chauss e des appartements et des bureaux dans les tages et des parkings en sous sol Les activit s d extraction de ressources naturelles y compris le pompage des nappes phr atiques restent le principal souci Face cette situation et la difficult de recueillir des donn es pertinentes nous sugg rons de limiter la prise en compte de ces utilisations leur impact physique au niveau du sol puits de p trole entr e de champignonni re etc Il est possible de g n raliser ce principe n importe quel type d utilisation tant donn le contexte des syst mes d information mondiaux sur l occupation et l utilisation des sols et la difficult de tracer des fronti r
47. 1 Stage Compilation 2 Stage Harmonisation 3 Stage am Incorporation Generalisation Figure 6 1 M thode d int gration des donn es 69 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 6 2 2 Probl mes li s l int gration des donn es Comme nous l avons d j indiqu il est n cessaire de r soudre plusieurs types de probl mes relatifs aux aspects techniques du processus d int gration aux concepts et aux techniques d observation mises en ceuvre pour g n rer les bases de donn es source et la qualit du nouveau contenu Ces probl mes sont examin s bri vement dans les pages suivantes Probl mes conceptuels Incompatibilit des param tres syst me des donn es source Les besoins sp cifiques et l objectif poursuivi doivent motiver la conception des composantes de base des donn es source la m thode retenue pour la collecte le choix des param tres et des techniques appliqu es Or l tude des syst mes europ ens a montr au contraire que nombre d entre eux avaient t concus en fonction de la source de donn es et des outils de collecte notamment l la t l d tection est utilis e carte d occupation des sols de la Grande Bretagne CORINE Land Cover carte foresti re de l Europe partir de donn es NOAA AVHHR etc Syst mes de classification Les diff rences entre les d finitions des classes des syst mes a
48. 1 000 000e signifie qu une distance de 1 cm sur la carte correspond 1 000 000 cm 10 000 m 10 km dans la r alit En l absence d chelle une carte n est plus qu un diagramme Comme nous l avons d j indiqu dans les chapitres pr c dents une carte pr sente toujours des distorsions g om triques puisqu elle est une repr sentation plane d un monde tridimensionnel Les distorsions peuvent affecter les mesures de distance et de superficie ainsi que la forme des zones d limit es selon la projection et le syst me de coordonn es utilis s sur la carte Au sens troit l chelle d une carte est une approximation portant sur toute la superficie repr sent e puisque pour chaque point l chelle r elle peut tre calcul e l aide des param tres exacts des coordonn es de la projection et du datum g od sique ce point sur la surface terrestre L chelle peut s exprimer de trois mani res 1 Indication telle que 1 cm pour 10 km facile comprendre mais n cessite une r gle 2 chelle de distance exprim e en km ou miles tr s utile pour la reproduction graphique puisque l chelle change l impression Kilometers 20 40 irre e ER 10 20 30 L extr mit gauche de l chelle est subdivis e en unit s plus petites afin de faciliter l estimation de distances pr cises Figure 8 20 Exemples d chelles de distance universit du Texas Austin D partement de g ographie 1999
49. 120 10 280 m PL 5 XD 15 D 15 30 45 n Ch 20 106 129 135 150 165 T90 a e l A National Imagery and Mapping Agency 0 25 Degree WGS 84 Geoid Model Shaded Relief light from 315 azimuth 80 elevation by Peter H Dana 6 6 97 Figure 8 13 Relief en gris du mod le du g oide WGS 84 DANA 1999 Aujourd hui le syst me g od sique mondial 1984 sert de base au GPS le syst me de localisation mondial par satellite concu par les militaires am ricains Pour une description compl te du WGS 84 se reporter National Imagery and Mapping Agency 2000 Technical Report 8350 2 3 edition World Geodetic System 1984 3 Projections cartographiques et syst mes de coordonn es Dans le datum g od sique les points d ancrage d terminent le positionnement absolu des lieux sur une carte L tape suivante consiste d finir un syst me pour identifier un point de la surface terrestre sur une carte partir de ses coordonn es Les syst mes de coordonn es peuvent se fonder sur diff rentes projections cartographiques Les points situ s la surface de la Terre parall les et m ridiens sont projet s sur un plan Imaginez une sph re illumin e sur laquelle sont trac s des parall les et des m ridiens La source lumineuse peut tre interne voir la figure 8 14 projection gnomonique ou situ e sur un point de la sph re projection st r ographique ou tr s loign e de cette derni re distance de la Terre au Soleil
50. 3 chelle num rique exprime le rapport de la r duction sous la forme d une fraction telle que 1 100 000e ou 1 100 000e sans indication de l unit elle sert identifier des s ries de cartes mais peut tre une source de confusion puisque la partie droite de la fraction augmente au fur et mesure que l chelle d croft l chelle de 1 1 000e est sup rieure 1 10 000e 1 100 000e 1 1 000 000e etc Le passage d une grande une petite chelle implique un processus de g n ralisation c est dire la r duction du volume d informations pr sent es sur la carte du seul fait de la limitation de l espace disponible sur le papier Les polygones surfaces deviennent des points les deux berges d une rivi re sont r duites une seule ligne certains d tails sont supprim s chelle dans les bases de donn es spatiales Au sens strict la notion d chelle est un concept cartographique qui ne s applique pas aux repr sentations abstraites enregistr es dans une base de donn es g ographiques Dans l id al le contenu d une base de donn es g ographiques est affranchi de toute chelle c est dire que les coordonn es d un point ligne polygone sont le reflet de la r alit En fait les donn es sont souvent num ris es partir de cartes qui ont t tablies sur la base d une chelle sp cifique et l erreur de g om trie se propage alors dans le syst me num rique Les concepts appliqu s dans les BA
51. 4 7 Cette p riode est g n ralement de quelques jours voir le tableau 4 3 La r solution temporelle absolue du syst me de t l d tection est donc gale cette p riode Plates formes de t l d tection R solution temporelle Landsat 1 2 et 3 18 jours toutes les 251 r volutions Landsat 4 5 et 7 16 jours toutes les 233 r volutions Tableau 4 3 R solution temporelle des principales plates formes satellites Toutefois certaines r gions de la surface peuvent tre observ es plus fr quemment puisqu il y a chevauchement entre les couloirs couverts adjacents et que ces zones de chevauchement deviennent de plus en plus grandes en s approchant des p les Certaines plates formes SPOT IKONOS par exemple ont aussi la possibilit de pointer leurs capteurs en direction du m me point pour diff rents passages du satellite s par s par des p riodes de un cinq jours La r solution temporelle effective du satellite d pend donc d une vari t de facteurs dont la grandeur de la zone de chevauchement entre les couloirs couverts adjacents la capacit du satellite et de ses capteurs l altitude de l orbite et galement la latitude des zones observ es Le principal facteur influen ant la r solution temporelle est le fait qu une absence de couverture nuageuse est requise lors de la t l d tection Les chances de prendre des images d une r gion donn e sans n bulosit sur des orbites successives sont limit es Les chi
52. 98 Geographic information Vocabulary CEN Report CR 13436 1998 Paris Centre canadien de t l d tection 1999 Notions fondamentales de t l d tection Cours tutoriels de t l d tection Centre canadien de t l d tection 1999 Glossaire http www ccrs nrcan gc ca ccrs eduref ref glosndxe html CHRISMAN N R 1998 Rethinking levels of measurements for cartography Cartography and Geographic Information Systems Vol 25 n 4 1998 pages 231 242 COCHRAN W G 1977 Sampling Techniques Wiley New York 3 edition CONGALTON R 1991 A review of assessing the accuracy of classifications of remotely sensed data Remote Sensing of Environment Vol 37 pages 35 46 COTTER J NEALON J 1987 Area Frame Design for Agricultural Surveys United States Department of agriculture National Agricultural Statistics Service Research and Applications Division COWEN D J 1997 NCGIA Core Curriculum in GlScience CROI W 1999 European Land Cover and Land Use Information Database Working Party Land Use Statistics May 1999 Doc LAND 19 DANA P 1999 The Geographer s Craft Project Department of Geography universit du Texas Austin http www utexas edu depts grg gcraft notes datum datum ftoc html Contents DI GREGORIO A amp JANSEN LJM 1997 A new concept for a Land Cover Classification System Earth observation and evolution classification 1997 Compte rendu de la conf rence
53. DD Overview html Eurostat a mis en place un dictionnaire de donn es pour son syst me d information g ographique GISCO Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 7 2 valuation de l exactitude Des mesures doivent tre prises pour permettre l valuation de la qualit des donn es Ces tests produisent des relev s quantitatifs sur l exactitude g om trique et th matique Il existe une m thode prouv e d valuation de la qualit la validation d un chantillon de donn es partir des informations provenant d une autre source La m thode d valuation de l exactitude du positionnement des donn es g or f renc es se pr sente comme suit des points de contr le sont s lectionn s sur la carte ou l image et leurs coordonn es sont compar es celles des m mes points tir s d une autre source d information 7 points de contr le au sol tels qu une carte topographique ou une mesure GPS sur le terrain L cart de position entre les points de contr le sur l image et sur le terrain est ensuite calcul et constitue l erreur quadratique moyenne EGM titre d exemple le tableau ci dessous pr sente la valeur quadratique moyenne de la rectification des donn es satellitaires avec une r solution spatiale de 10m et une chelle au 1 50 000e cartographie de l utilisation des sols dans le couloir rhodanien projet pilote Eurostat Erreur quadratique mo
54. Il convient d op rer une distinction entre la r f rence r gionale d une unit d observation et une unit d observation qui est une r gion En terminologie statistique l unit d observation comprend presque toujours une r f rence r gionale les statistiques ont en principe une port e g ographique que ce soit la totalit du territoire d un pays population fran aise ou une zone plus petite d limit e avec pr cision ch mage Dublin Elles peuvent aussi avoir une r f rence g ographique plus fine Un syst me de r f rence r gionale permet de comparer les propri t s des unit s d observation dans diff rentes r gions Reposant g n ralement sur une organisation hi rarchique il se compose d adresses au plus petit niveau de r f rence de blocs statistiques ou districts de recensement de districts communes d partements et provinces jusqu au niveau national et international UE OCDE tats membres de l OMC etc Il est bien videmment indispensable que les statistiques soient harmonis es voire standardis es sur l ensemble de la couverture g ographique avant toute comparaison 8 6 Statistiques g ocod es et informations g ographiques En principe toutes les statistiques sont g ocod es c est dire qu elles se rapportent un syst me de r f rence r gionale utilisant des codes alphanum riques pour r pertorier les surfaces ou les lieux noms num ros etc les donn es nationales font r f renc
55. Il faut r gler notamment la question des chevauchements et des panachages ainsi que le probl me des pi ces d tach es et des accessoires lors des classifications de marchandises R gles d appellation Le texte des en t tes doit refl ter le contenu et prendre en compte les caract ristiques du concept et les relations avec d autres concepts e en g n ral il ne peut donner une description exhaustive mais simplement une approximation et doit refl ter les caract ristiques du concept il doit tre concis et abr g sinon l utilisateur utilisera lui m me une abr viation tout en restant compr hensible e il doit tre explicite la d finition d une terre arable ne peut pas tre terre arable Il doit galement tre en phase avec les connaissances et les besoins des utilisateurs Les d finitions sont des descriptions verbales d une notion partir de concepts connus La d finition par intension compr hension est privil gi e elle comprend des caract res restrictifs qui permettent de distinguer la classe des autres classes situ es au m me niveau dans la hi rarchie Elle s oppose la d finition par extension g n rique qui consiste essayer d num rer tous les objets Bien videmment il est utile de combiner les d finitions par intention et par extension Les prototypes ou types de cat gories sp cimens d sign s dans la terminologie biologique peuvent aussi tre utiles les photograph
56. La correction g om trique est le traitement qui corrige les distorsions spatiales d une image La superposition de zonages est le processus qui consiste superposer plusieurs images ou photographies de mani re faire coincider des points g ographiques quivalents 7 d autres ph nom nes g ographiques sont plus souvent consid r s comme des surfaces continues pression atmosph rique relief repr sent par la surface hypsom trique charges hydrauliques ou missions polluantes Ils sont g n ralement repr sent s par des surfaces math matiques lisses souvent des fonctions polynomiales qui varient en continu et uniform ment dans l espace et le temps BURROUGH amp FRANK 1996 p 4 La d limitation de ces ph nom nes est un autre probl me 101 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols e Le g or f rencement est la transformation de l image chaque pixel en fonction d un syst me cartographique de r f rence Ces techniques impliquent l attribution le calcul ou le r chantillonnage d une nouvelle valeur pour chaque pixel d plac sur l image tram e l aide par exemple de points de contr le au sol dont les coordonn es sont connues et des points de contr le correspondant sur l image il est possible de calculer les coordonn es g ographiques c est dire la localisation pr cise et exacte du pixel dans une nouv
57. Nomenclatures a cn eese iti e m edm o ven se een 19 3 1 3 L gendes intense cnrs ied 19 3 1 4 Vers des syst mes de classification eee ener nennen 20 3 24 SYSTEMES DE CLASSIFICATION urine e top ee nee ep ER tenta 21 3 2 1 Une approximation de la r lit itte tet de ete eie tee see 21 322 Un compromis rires tte nn Re 21 3 3 3 Quelques Propri t s Egeter e i e Rea Ee CH veh ee ee 22 3 3 TYPES DE SYST ME DE CLASSIFICATION tentent tenente entente tenente ener tne 25 3 3 1 Lgs systemes hi rarchiques s n de pter et 25 3 3 2 Les syst mes non hi rarchiques inner 27 OUTILS DE COLLECTE DE DONN ES surement 31 4 1 IMAGERIE SATELLITAIRE OBTENUE PAR T L D TECTION sense 33 4 1 1 D finition ese ER EE Wr eerte ete 33 4 1 2 Principesse Bh EE eet Ne dE ee ARE AGA EE oed eua 33 4 1 3 Technique de mesure le balayage sn 35 4 1 4 Images de t l d tection propri t s ss 38 4 1 5 Traitement num rique des images eee enne rennen trennen nene 43 4 1 6 Analysed Image shirts itm ER E HE a ERR Ces 43 4 1 7 Avantages et inconv nients de l imagerie de t l d tection ss 44 4 2 PHOTOGRAPHIES ABRIENNES pbi pope eU re REO pei antennes ner 45 4 2 1 Principes i GIA RUND
58. RE et 45 4 2 2 Types de photographie a rienne sienne 46 4 2 3 Principaux l ments d interpr tation des clich s a riens ss 48 4 2 4 Avantages et INCONVENICNES ist osito eret re teet tee tr eene tre pe as ae 48 4 3 SONDAGES M THODES DE SONDAGE AR OLAIRE serres 49 4 3 1 e issu ides CR tpe ee Here E OUR EN ertt 49 4 3 2 Avantages et inconv nients ess sese 32 44 DONN ES ADMINISTRATIVES OH Eb epi n rne esee 53 4 41 Int gration de donn es partir de registres administratifs et statistiques 53 4 4 2 Principes ee a b c see trt aee db ee E 53 4 4 3 Avantages et inconv nients eese eee eren er enetre tenerent entren nnne 54 BESOINS D INFORMATIONS SP CIFICATIONS DE DONNEES een 55 5 QUEL EST LE NIVEAU D INFORMATION REQUIS rene enne entente nennen nnne 57 5 2 SYST MES D INFORMATION POLYVALENT 60 GESTION ET MANIPULATION DES DONN ES seems 63 6 1 GENERALISATION ET AGREGATION e ti ones epe tieniti tiere tieng 65 6 1 1 G n ralisdti n rs eod avenir ted etiam a a TR 65 6 1 2 Agr gation o tete teeth oc iden ten t tee dee iet ted 66 6 2 INTEGRATION DES DONNEES nicer td Hee ee tin e ON TR BER ren Re ti dur tt 66 6 2 1 Phases d int gration des donne 68 6 2 2 Probl mes li s l int gration des donn es ss 70 dius benedi teen asta 75 Manuel des concepts rela
59. SES DE DONNEES SPATIALES sont les suivants e Pr cision degr de d tail dans la capture d une mesure e Exactitude relation entre une mesure et la r alit repr sent e e R solution le plus petit objet qui peut tre repr sent 97 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Dans la terminologie de la TELEDETECTION la r solution spatiale est la plus petite surface au sol unit territoriale dont le signal radiom trique est d tectable par le capteur La taille de cette unit d pend des caract ristiques du capteur et de l altitude de la plate forme Lors des discussions entre statisticiens et sp cialistes en t l d tection ce terme est parfois confondu avec unit d observation ou unit cartographique GOODCHILD M 1991 Issue of quality and uncertainty In Advances in Cartography London ed M LLER pages 113 139 Le contenu d une base de donn es g ographiques n a pas besoin d tre g n ralis si ce n est des fins de pr sentation sur papier ou cran 8 5 Unit s 8 5 1 Unit s des cartes g ographiques Les unit s des cartes g ographiques d signent des unit s de mesure m trique dans lesquelles les donn es g ographiques sont enregistr es format analogique ou num rique pouces pieds m tres ou degr s minutes et secondes etc 8 5 2 Unit cartographique L unit cartographique est la plus petite surfac
60. T OUI TAILLE GRANDE COULEUR DE LA PEAU GRISE PR SENCE DE TROMPE OUI d finit les objets appel s L PHANTS Ces caract res peuvent tre utilis s syst matiquement comme crit res de diagnostic ou classificateurs Les classificateurs sont des repr sentations conceptuelles des caract res des objets c est dire une r gle de d cision qui sp cifie la classe attribu e chaque observation objet Les classificateurs repr sentent des propri t s caract ristiques r pondant aux objectifs de la nomenclature Cette approche peut servir tablir des syst mes de classification comme c est le cas par exemple en taxinomie des sols La question de la hi rarchie des classificateurs est fondamentale elle signifie qu il est possible de d finir des r gles a priori pour s parer les cat gories en sous cat gories et ainsi de suite Cette m thode a priori g n re un sch ma hi rarchique proposant des pond rations in gales L encore nous sommes confront s une approche traditionnelle des classifications hi rarchiques o des d coupages successifs fond s sur des caract ristiques caract res objectifs suivent ce sch ma une structure dans laquelle un rang est attribu chaque niveau de d coupage correspondant une s rie de caract res La solution consiste remplacer les sch mas hi rarchiques rigides par un syst me combin uniforme reposant sur une base commune de classificateurs de poids
61. a Storage a C Spectral Bands blue Oscilating Mirror or Transmission green Opto electronic Device red Orbit Scan Altitude infrared Ground Receiving Station Flight Direction Figure 4 2 Principe de l enregistrement de donn es le balayage Les syst mes balayage peuvent tre utilis s sur des plates formes a riennes ou spatiales et op rent essentiellement de la m me fa on Un syst me balayage qui utilise plusieurs longueurs d onde bandes spectrales pour mesurer simultan ment l nergie r fl chie ou mise est appel un balayeur multispectral BMS L espacement des cellules tram es l ments d image ou pixels et la r gion des longueurs d onde d pendent des sp cifications techniques du capteur r solutions spatiale et spectrale Un syst me balayage poss de des avantages marqu s sur les syst mes photographiques Ces derniers sont limit s l utilisation de bandes spectrales dans le visible et dans le proche infrarouge tandis que les BMS peuvent aussi utiliser l infrarouge thermique Les BMS ont aussi une r solution spectrale sup rieure aux syst mes photographiques Les syst mes photographiques multispectraux utilisent des lentilles distinctes pour d tecter simultan ment chacune des bandes spectrales Les syst mes photographiques enregistrent l nergie d tect e au moyen de processus photochimiques pour lesquels il est plus difficile de faire des mesures et de contr ler l
62. a fiabilit Comme les donn es provenant des BMS sont enregistr es lectroniquement il est plus facile de d terminer la quantit d nergie d tect e et d augmenter la r solution radiom trique 35 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Plates formes satellites Voici une courte description des satellites et capteurs d observation les plus connus Landsat Lanc en 1972 le satellite d observation am ricain Landsat fournit des images multispectrales de la surface de la Terre Les trois premiers satellites Landsat 1 Landsat 3 op rationnels jusqu en 1983 taient quip s du syst me MSS Multi Spectral Scanner 4 bandes avec une fauch e de 185 km x 185 km et une r solution spatiale de 80 m Landsat4 lanc en 1982 et Landsat 5 en 1984 portent en plus le capteur TM Thematic Mapper qui inclut 7 bandes spectrales avec une fauch e de 185 km x 185 km et une r solution spatiale de 30 m Quant Landsat 7 op rationnel depuis avril 1999 il comprend un capteur TM am lior ETM qui outre les bandes multispectrales similaires celles de Landsat 5 peut capter en mode panchromatique avec une r solution spatiale de 15 m Les volumineuses archives d images r colt es pendant toute la phase op rationnelle du programme satellite Landsat offrent une vue r trospective et permettent d analyser les changements e SPOT Le programme fran ais SPOT Syst me Pro
63. aire des statistiques en raison du biais introduit par les erreurs syst matiques non dues l chantillonnage pas de compensation entre les erreurs par commission et omission et de la taille minimale des polygones interpr t s GALLEGO amp CARFAGNA 1998 Les param tres appliqu s dans les traitements automatiques ou semi automatiques sont document s et permettent ainsi de r p ter le processus mais leur d finition requiert la comp tence d un sp cialiste des images ce qui est l encore subjectif L int gration des donn es issues des diff rentes m thodes de collecte a un fort impact sur la fiabilit de la base de donn es obtenue Le traitement des donn es doit tre document avec pr cision afin que l utilisateur final puisse valuer l ad quation du r sultat ses besoins Diff rentes chelles et approches th matiques Une carte est un mod le simplifi de la r alit d une superficie donn e Les objets sont classifi s et des symboles sont utilis s pour les repr senter Les cartes grande chelle contiennent davantage d objets et de symboles avec des attributs plus d taill s une pr cision et une exactitude g om trique relativement lev e Les cartes petite chelle pr sentent uniquement des informations g n ralis es le contenu et la nomenclature sont en principe moins riches Dans un SIG num rique les contraintes impos es par le format du papier sont abolies Dans l id al les donn es e
64. ales statistiques NUTS Germany EU National level NUTS 1 Level Bavaria NUTS 3 Level Figure 5 1 Exemple de niveau de d tail spatial niveau NUTS 0 tats membres de l UE NUTS1 Allemagne L nder NUTS 3 Bavi re Kreise En ce qui concerne la dimension spatiale il convient de faire la distinction entre politique g n rale et programme d actions concr tes Aux niveaux international et national l agr gation des statistiques sur le plan spatial ne suffit pas Au niveau local en particulier dans le cadre d une programme d action une d sagr gation spatiale pouss e est requise en effet plus la politique touche aux pr occupations locales plus l approche cartographique devient importante Dans le cadre des statistiques au niveau europ en il est n cessaire que ces chiffres soient harmonis s comparables entre les diff rents tats membres une certain niveau de d coupage territorial niveaux NUTS niveau europ en donn es nationales NUTS 0 15 tats membres NUTS 1 77 r gions NUTS 2 206 provinces NUTS 1031 comt s NUTS 4 1074 districts NUTS 5 98 433 communes 59 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Le graphique ci dessous essaie d illustrer et de r sumer la tendance g n rale l agr gation des statistiques au niveau spatial est d autant plus importante que le niveau politique est lev
65. alit Le m me concept s applique aux enqu tes sur le terrain une ligne trac e sur le papier repr sente une certaine surface selon l chelle de la carte tablir La notion de d limitation minimale lisible est parfois confondue avec celle d unit cartographique 8 5 4 Unit d observation Dans les enqu tes statistiques les unit s d observation correspondent aux sujets d tude par exemple des tres humains des familles des m nages des plantes ou animaux des stations climatiques des parcelles agricoles des divisions administratives ou autres unit s territoriales etc Les caract ristiques d investigation les variables sont tr s diverses nombre d enfants revenus du m nage ampleur des d g ts caus s aux arbres par exemple dur e d ensoleillement occupation ou utilisation des sols etc 8 5 5 Unit de restitution En r gle g n rale l unit de restitution est celle dans laquelle les statistiques sont repr sent es Elle peut avoir plusieurs dimensions temporelles intervalle de temps et spatiales r gions Les donn es recueillies lors d un recensement de la population d un pays peuvent tre pr sent es pour chaque m nage L unit d observation est alors gale l unit de restitution comme c est le cas dans plusieurs pays nordiques Les r sultats peuvent aussi tre regroup s dans l espace jusqu un niveau sup rieur du syst me de r f rence r gionale le niveau NUTS 4 par
66. ays cartes du a Ordnance Survey au Royaume Uni du Vermessungs mter en Allemagne de l Institut Geographique National IGN en France ou en Espagne de l Institut g ographique militaire en Italie etc comme les cartes topographiques des cartes r alis es par des organismes priv s ou des Soci t s comme les cartes touristiques Les cartes officielles servent de r f rence et b n ficient d un certain caract re l gal par exemple elles d terminent le trac du territoire national utilis pour tablir les plans d am nagement du territoire les contours des sites naturels prot g s etc 8 1 4 Cat gorisation des cartes selon leur processus d laboration On distingue les cartes de base et les cartes d riv es Les premi res sont g n ralement des cartes grande chelle produites par ou pour le compte des organismes d enqu te officiels dans le cadre de campagnes sur le terrain cadastres cartes topographiques de base par exemple les secondes sont des cartes g n ralis es plus petite chelle s appuyant sur des cartes de base grande chelle et r pondant des crit res pr d finis cartes topographiques d chelle moyenne plans touristiques de ville Dans l id al les cartes de base sont des cadastres tr s grande chelle 1 1 000e par exemple dont sont tir s les plans de ville ou des cartes topographiques grande chelle 1 5 000e dont sont tir es d autres cartes plus peti
67. aysage lignes de partage des eaux etc Sondage ar olaire sur l environnement en Allemagne tude de l espace rural au Royaume Uni 52 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 4 4 Donn es administratives 4 4 1 Int gration de donn es partir de registres administratifs et statistiques Au regard de la d finition de l utilisation des sols donn e dans l introduction de ce manuel il apparait clairement que l imagerie satellitaire ou la photographie a rienne ne peut observer qu un nombre limit de param tres Les statistiques devront prendre en compte les aspects fonctionnels et d crire la dimension Socio conomique des zones concern es Ces informations peuvent tre compil es au moyen d enqu tes ou de recensements et ou gr ce aux donn es d j r unies dans les registres administratifs et statistiques notamment sur les zones urbanis es La possibilit d exploiter des donn es administratives en statistique d pend surtout de la finalit premi re des registres Leur r le doit tre suffisamment important pour garantir une haute qualit en termes de pr cision et de r alit Par ailleurs les informations sur l utilisation des sols contenues dans les registres doivent tre pertinentes dans ce domaine sp cifique titre d exemple les registres du cadastre recueillent des informations sur l utilisation des sols mais l n est pas leur objet pr
68. bands 4 5 4 6 E L3 TM bands 1 12 3 1 4 SPOT bands Li jt 2 LS y Figure 4 1 Signature spectrale de quelques surfaces courantes et bandes spectrales des capteurs satellites Examinons la signature spectrale de quelques cibles de la surface de la Terre La v g tation la chlorophylle une mol cule que nous retrouvons l int rieur des feuilles absorbe fortement le rayonnement aux longueurs d onde du rouge et du bleu mais r fl chit le vert Les feuilles qui contiennent un maximum de chlorophylle en t sont donc plus vertes pendant cette saison En automne les feuilles qui contiennent alors moins de chlorophylle absorbent moins de rouge et paraissent donc rouges ou jaunes La structure interne des feuilles saines agit comme un excellent r flecteur diffus pour les longueurs d onde du proche infrarouge Le ratio proche infrarouge rouge r v le de nombreuses informations sur la v g tation et il est utilis des fins de surveillance dans ce domaine Il est possible d identifier les plantes gr ce leurs propri t s de r flexion e L eau l eau absorbe davantage les grandes longueurs d onde du rayonnement visible et du proche infrarouge Ainsi l eau parait g n ralement bleue ou bleu vert car elle r fl chit davantage les petites longueurs d onde elle para t encore plus fonc e si elle est observ e sous les longueurs d onde du rouge ou du proche infrarouge Lorsque les couches sup rieures de l eau cont
69. batoire d Observation de la Terre a d marr en 1986 avec SPOT 1 suivi par SPOT 2 en 1990 et par SPOT 3 en 1993 Tous les satellites sont en orbite h liosynchrone polaire une altitude de 830 km et peuvent capter en mode multibande 3 bandes spectrales HRV Haute R solution Visible qui offre une r solution spatiale de 20 m ainsi qu en mode panchromatique une seule bande avec une r solution spatiale de 10 m SPOT 4 lanc en 1998 porte galement l instrument V g tation pour des prises de vue sur 4 bandes bleu rouge proche infrarouge et infrarouge court avec une r solution spatiale de 1 km et une largeur de 2 250 km Le lancement de SPOT 5 est pr vu en l an 2000 il emportera un capteur g n rant des images panchromatiques avec une r solution spatiale de 5 m IRS Le premier satellite de la s rie IRS Indian Remote Sensing IRS 1A a t lanc en 1988 La derni re plate forme IRS 1D a trois capteurs une cam ra de haute r solution panchromatique avec une r solution spatiale de 5 8 m le capteur quatre bandes LISS Linear Imaging Self scanning Sensor avec une r solution de 23 5 m et le capteur deux bandes WiFS Wide Field of View avec une r solution de 188 m e IKONOS Premier satellite commercial haute r solution IKONOS est op rationnel depuis fin 1999 Depuis son orbite situ e 681 km d altitude ses deux capteurs ind pendants balaient la surface de la Terre sur une bande de 11 km de
70. bsorbe la majeure partie du rayonnement ultraviolet L eau contenue dans l atmosph re est responsable de l absorption de certaines composantes du rayonnement infrarouge l exception de certaines longueurs d onde l atmosph re est surtout transparente notamment dans la r gion visible du spectre lectromagn tique Ce sont ces fen tres atmosph riques par lesquelles la transmission de l nergie n est effectivement pas perturb e qui sont utilis es en t l d tection 33 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Tous les objets sur la surface terrestre cibles interagissent avec le rayonnement Les cibles r fl chissent transmettent ou absorbent les ondes lectromagn tiques qui leur parviennent Le processus d pend de la structure physique et chimique de la cible et de la longueur d onde impliqu e La portion r fl chie du spectre est la plus importante pour les applications de t l d tection en rapport avec le sol Selon les longueurs d onde les cibles r fl chissent le rayonnement de mani re sp cifique et parfois unique voir la figure 4 1 Cette signature spectrale caract ristique des objets permet leur identification par la t l d tection En comparant les signatures de diff rents objets la surface de la Terre nous pouvons les distinguer les uns des autres vegetation reflectance 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 wavelength um Landsat MSS
71. c des fronti res physiques Or ces derni res deviennent floues dans les environnements naturels ou semi naturels Les probl mes de d limitation sont aggrav s dans les zones de transition 11 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Le continuum biophysique de l environnement m diterran en par exemple pr sente des transitions floues entre la for t le maquis et les prairies et pelouses s ches Des probl mes de d limitation surgissent galement l sont utilis es des d finitions cat gorielles reposant sur des pourcentages d occupation ou d utilisation Objets mixtes Il est possible de d finir trois types de combinaisons e Les combinaisons spatiales par juxtaposition qui d pendent surtout de l chelle et des unit s d observation Les statisticiens appliquent la r gle du prorata exemple de cultures associ es des biotopes naturels De nombreuses nomenclatures cherchent r soudre le probl me en cr ant des classes mixtes qui n cessitent des l gendes puisqu elles ne respectent pas le principe de l absence de chevauchement Figure 2 1 Juxtaposition d occupation et d utilisation e Les combinaisons spatiales en 3 D sont cr es par juxtaposition de plusieurs occupations ou utilisations Quelle que soit la r solution de l observation la d cision d op rer une distinction entre les diff rentes occupations ou utilisations
72. c un recouvrement longitudinal entre clich s successifs de 60 et un recouvrement lat ral entre deux images de deux bandes adjacentes variant de 20 40 voir la figure 4 8 En raison du recouvrement lat ral les l ments pr sents sur la surface sont photographi s sous deux angles diff rents Cette parallaxe permet d obtenir une vue tridimensionnelle st r oscopique du terrain ainsi que des informations sur la hauteur des objets ou l altim trie du relief lignes de contour 4 2 2 Types de photographie a rienne Noir et blanc La pellicule des photographies monochromatiques diff re l g rement d un film ordinaire La premi re pellicule noire et blanc fiable a t mise au point au d but du si cle L essor de l a ronautique a marqu le d but de l re des photographies a riennes Gr ce cette longue tradition les agences nationales de cartographie poss dent des archives importantes de clich s a riens qui r v lent des d tails sur les modifications du paysage Figure 4 9 Exemple d une s rie de clich s a riens en noir et blanc de Westkreuz Allemagne 1952 1959 1964 HANSA LUFTBILD www hansaluftbild de Infrarouge couleurs IRC L infrarouge couleurs est souvent appel film en fausses couleurs Contrairement au film noir et blanc et au film couleur ordinaire l mulsion est sensible au rayonnement infrarouge Une v g tation verte r fl chit tr s fortement le rayonnement infrarouge
73. cette chelle en raison du processus de g n ralisation Les calculs effectu s sur ces donn es g ographiques de base montrent que les plans d eau ne repr sentent que 3 de la surface totale 89 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 8 3 Syst me de r f rence g od sique et syst me de r f rence r gionale 8 3 1 Syst me de r f rence g od sique Le syst me de r f rence g od sique est d fini comme un syst me de r f rence complet qui permet d exprimer la position de tout point la surface de la terre y compris le syst me g od sique datum la description des coordonn es le syst me de coordonn es et m me une projection CEN 1998 Toutes les cartes se fondent sur ce syst me de r f rence de positionnement chaque point la surface terrestre correspond un point r f renc sur la carte En d autres termes le syst me de r f rence g od sique permet une description exhaustive de la surface de la terre La principale difficult de cette technique cartographique consiste repr senter sur une surface plane carte papier l objet tridimensionnel qu est la Terre Seul un mod le 3 D du globe terrestre peut viter les distorsions des distances des surfaces et des formes des objets g ographiques Les cartes 2 D sont toujours un compromis r pondant la finalit sp cifique d une carte Syst me g od sique Pour pouvoir repr senter
74. criptif des donn es g ographiques Geographical Data Description Directory GDDD valuation de l exactitude th matique L valuation de l exactitude th matique est une op ration complexe mais indispensable dans le processus de cr ation d une base de donn es Elle est beaucoup plus d licate dans les bases int gr es en raison des diff rentes sources d erreur et du traitement des donn es lui m me En ce qui concerne les statistiques sur l occupation et l utilisation des sols l exactitude peut tre v rifi e travers une double enqu te men e sur un chantillon d interviews afin de calculer leur pertinence l int rieur d un intervalle de confiance d fini ou comme c est le cas des statistiques relatives au territoire suisse travers une double interpr tation de chaque point par diff rents experts et enqu tes sur le terrain En r gle g n rale l exactitude th matique des donn es sur l occupation utilisation des sols extraites de l imagerie satellite est valu e sur la base de la r alit de terrain refl t e par les sondages ar olaires tir s d une tude sur le terrain ou d autres sources Concernant la propagation des erreurs lors de l int gration des diff rents types de donn es il convient de r aliser une analyse approfondie des sources d erreur potentielles dans les bases de donn es spatiales erreurs de calcul de sp cification d chantillonnage de mesure ou erreurs stochastiques valuat
75. ctuels n autorisent g n ralement pas une comparabilit directe ou m me une compatibilit entre les bases de donn es source L analyse des d finitions d taill es des classes d occupation et d utilisation des sols est une tape indispensable avant toute reclassification des donn es Dans le cadre de cette analyse des correspondances il convient de pr ter une attention particuli re la finalit de la nouvelle base L analyse devrait tre confi e une quipe multidisciplinaire comp tente dans les diff rents domaines des donn es source statisticiens agricoles techniciens forestiers cologistes ou urbanistes etc Elle produit des r gles de reclassification et des tables de conversion tablissant le lien entre les nomenclatures l existe plusieurs approches pour construire des passerelles ou des interfaces entre les nomenclatures l approche de ITE repose sur la cr ation d une nomenclature de base l approche d Eurostat se fonde sur les noyaux et les limites l approche de la FAO d finit des classificateurs pour l occupation et l utilisation des sols Diff rentes m thodes de collecte des donn es quand la cartographie rencontre la statistique L chantillonnage statistique et la cartographie appliquent des concepts distincts pour collecter les informations sur l occupation et l utilisation des sols La cartographie au sens propre du terme pr sente l avantage de couvrir l int gralit du territoire consid
76. d occupation et d utilisation des sols e L identification affecter chaque entit un groupe d objets La mise en oeuvre d un syst me d information comprend deux phases e La phase de conception et de d veloppement des l ments susmentionn s et des sp cifications tels que le mod le des donn es la structure de la base de donn es la gestion de la qualit les proc dures de mise jour l administration et la diffusion des informations La phase de collecte des donn es la s lection des m thodologies et des techniques appropri es l application des r gles pr d finies aux objets classifier les contr les qualit internes l int gration est l une des techniques visant g n rer de nouvelles informations partir de plusieurs sources Le contr le qualit mise en oeuvre de proc dures de contr le de la qualit des donn es e La diffusion des donn es l organisation de la diffusion des donn es distribution physique support aux utilisateurs etc e La mise jour et la maintenance l adoption de proc dures de mise jour la m thodologie peut diff rer de celle en vigueur lors de la premi re phase de collecte des donn es dont la gestion de la qualit et le contr le de la base de donn es La gestion de la qualit est troitement li e la gestion de projet et inclut le contr le et la r vision de la mise en ceuvre la cr ation d une base de m tadonn e
77. de ch taignes correspondent une couverture bois e ce n est pas aussi apparent entre t2 et t3 production de chataignes gt pacage t1 t2 t3 t4 OCCUPATION ARBRES ARBRES ARBRES ARBRES DES SOLS Ch taigniers Ch taigniers Ch taigniers Ch taigniers UTILISATION Vocation Vocation Vocation Vocation DES SOLS foresti re agricole agricole foresti re Bois de Production de Pacage construction ch taignes En conclusion la collecte simultan e de donn es sur l occupation et l utilisation des sols vite les erreurs d interpr tation ou de d duction et fournit des informations pr cieuses exploitables dans de nombreuses applications 14 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 2 4 volution de l occupation et l utilisation des sols Les classes d occupation et d utilisation des sols sont des unit s analytiques qui permettent d tablir un premier lien quantitatif entre les activit s humaines leurs r percussions sur l environnement et la dimension g ographique spatiale Les informations concernant l volution de l occupation utilisation des sols int grent la dimension temporelle Ces donn es pr sentent un int r t majeur pour les politiciens qui valuent les d cisions touchant la terre et pour la communaut scientifique qui d couvre les causes sous jacentes et les cons quences En r gle g n
78. de base Pr visions la construction et services d utilisation de g od sie de Hambourg des sols Allemagne Figure 8 7 Carte th matique V g tation et climat en Afrique occidentale chelle 1 60 000 000e HAKE 1982 Contenu Origine Processus de cr ation Carte Carte priv e Westermann Carte th matique Verlag d riv e V g tation et climat B Wirkliche try m Tps te ip Celtes nuper in Cels Pad SEL etu gaerte laAresiyottiermen J hriiche Vegetations Niederschlage gabiete him Langjahzigen Mittel Ieri fa M ar 8 i mm tf W 250 Ke sa L zw 500 mm ts Sorma 200 1000 EN sow 1500 ls Wald 1500 2000 x sow sono mn Et Lass ga 1 D Miel PO 2209 km em 2000 ron Klimakarte EN Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols chelle Grande 1 1 000e chelle Petite 1 60 000 000e Figure 8 6 Carte th matique Carte de la population au 1 5 000e de Hanovre Allemagne HAKE 1982 Contenu Origine Processus de chelle cr ation Carte Carte officielle Office Carte de base Grande th matique statistique et services de 1 5 000e population g od sie de Hanovre L Figure 8 8 Carte th matique Densit de population en Grande Bretagne et en Irlande en 1991 l
79. des sols 4 4 3 Avantages et inconv nients Cette m thode de collecte des donn es sur l utilisation des sols pr sente des avantages en raison du lien direct entre les statistiques relatives l activit humaine et le sol sur lequel ces activit s sont exerc es Une relation peut tre tablie entre la classification de l utilisation des sols et la classification des activit s CTCI Classification Type pour le Commerce International ou NACE Nomenclature des Activit s dans la Communaut Europ enne Dans la mesure o le volume d informations g or f renc es augmente il est possible de relier les param tres d mographiques et micro conomiques directement l utilisation des sols Cette approche permet de cr er des bases de donn es globales pour la surveillance et l analyse du statut et de l volution de l utilisation des sols et de fournir des informations contextuelles importantes sur les potentiels existants Cette m thode d agr gation des statistiques relatives l utilisation des sols est rentable et la mise en uvre du SIG conf re une nouvelle dimension l exploitation des registres administratifs et statistiques Constamment mis jour ces registres sont des sources fiables qui refl tent le dynamisme des zones urbanis es L inconv nient tient au fait que les registres n offrent pas toujours une solution optimale en termes d exhaustivit de qualit et d actualit des donn es Par ailleurs ils ne couvrent
80. e 44 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 4 2 Photographies a riennes Les photographies a riennes sont des images en noir et blanc ou en couleur de la surface terrestre prises par un appareil photo embarqu sur un avion un h licopt re ou un ballon NASA 1999 En t l d tection il est important de faire la distinction entre image et photographie La premi re est une repr sentation graphique quels que soient la longueur d onde ou le dispositif de t l d tection qui ont t utilis s pour capter et enregistrer l nergie lectromagn tique La seconde d signe sp cifiquement toute image capt e et enregistr e sur une pellicule photographique Centre canadien de t l d tection 1999 4 2 1 Principes Contrairement aux capteurs de t l d tection un appareil photographique enregistre l nergie lectromagn tique r fl chie ou mise par la surface de la Terre Le processus photographique utilise une r action chimique sur une surface sensible la lumi re pour capter et enregistrer les variations d nergie Les photographies enregistrent habituellement les longueurs d onde entre 0 3 et 0 9 microns les portions visible et infrarouge r fl chi En g n ral l appareil est plac la verticale du Sol et orient vers le centre de la photo nadir La taile de la photographie c est dire la surface enregistr e d pend des caract ri
81. e l ensemble d un pays les donn es r gionales des surfaces moins vastes essentiellement des divisions administratives comme les trois niveaux des r gions europ ennes NUTS Les donn es g ographiques fournissent des informations sur D des lieux situ s la surface de la Terre D la position d un objet e l objet situ un emplacement donn GOODCHILD 1997 100 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Les donn es g ographiques sont repr sent es sur des cartes papier au format analogique et sont soumises diff rentes contraintes de pr sentation et de contenu de l information selon l chelle le degr de g n ralisation et le type de carte l heure actuelle elles sont trait es dans des syst mes informatiques l instar d autres types d information Dans l id al les objets g ographiques ont des limites spatiales et des attributs bien d finis par exemple des parcelles avec des d limitations pr cises et exactes lev es sur le terrain et diff rents attributs tels que la propri t l usage effectif l usage autoris la valeur fiscale etc qui s appliquent uniform ment l objet dans son int gralit Points lignes et surfaces d limitent ces objets g ographiques dans un syst me de r f rence absolu Les lignes sont constitu es de points avec les coordonn es exactes du syst me de r f rence absolu les surfaces poly
82. e avec les objectifs du projet Les nouvelles avanc es dans le domaine de la t l d tection visent obtenir des images haute r solution spatiale d environ 1 2 m tres permettant d identifier de petits l ments 40 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols R solution radiom trique La r solution radiom trique fait r f rence la plage dynamique c est dire la gamme des longueurs d onde l int rieur de laquelle un capteur est sensible La gamme dynamique de la plupart des donn es satellitaires est de 7 bits ou 128 niveaux d intensit Landsat MSS IRS ou 256 niveaux 8 bits pour Landsat TM ETM Plus la r solution radiom trique d un syst me de t l d tection est fine plus il est sensible de petites diff rences dans l intensit de l nergie lectromagn tique re ue De nombreux outils logiciels sont con us pour traiter des images de 8 bits pour les autres longueurs d octets un traitement sp cial peut tre n cessaire R solution temporelle En plus de la r solution spatiale et spectrale l autre concept important en t l d tection est celui de la r solution temporelle Celle ci d pend de la p riode de passage au nadir d un satellite qui est le temps que prend un satellite pour effectuer un cycle orbital complet et pour observer de nouveau exactement la m me sc ne partir du m me point dans l espace voir les figures 4 6 et
83. e mesur e et cartographi e Sa taille est avant tout d termin e par les objectifs de l utilisateur en l occurrence l chelle de la carte tablir c est dire par la pr cision et l exactitude requises pour identifier les plus petits objets sur la carte Elle d pend aussi de la pr cision g om trique ou de la r solution spatiale autoris e par la technique ou l outil de collecte de donn es qui doit donc tre choisi en cons quence La pr cision et l exactitude des mesures terrestres peuvent tre de quelques millim tres ou centim tres C est la cas par exemple pour le r seau de points trigonom triques un sch ma d installation ou un plan de propri t D autres techniques comme la photogramm trie des clich s a riens ou des images satellitaires fournissent des unit s cartographiques inf rieures un ou plusieurs m tres selon la r solution spatiale En principe pour pouvoir diff rencier un l ment de la surface observ e sur des images de t l d tection optique celui ci doit tre de dimension gale ou sup rieure la cellule de r solution L attribution d un pixel une classe d occupation des sols par exemple implique l analyse des pixels adjacents au minimum dans une fen tre de 3 x 3 pixels Dans la pratique un filtrage est effectu suite une proc dure automatique ou semi automatique de classification analyse d agr gats classification par maximum de vraisemblance etc afin d liminer tout
84. e minimale 8 titre d exemple la base de sondage ar olaire MARS est congue pour permettre des estimations au niveau europ en Les chantillons ne sont pas repr sentatifs au niveau national celui de chaque tat membre de l UE 103 9 REFERENCES 9 REFERENCES ABEL D J BENG CHIN O KIAN LEE T amp SOON HUAT T 1998 Towards integrated geographical information processing International Journal on Geographic Information Science vol 12 n 4 1998 pages 353 371 ALBERTZ J 1991 Grundlagen der Interpretation von Luft und Satellitenbildern eine Einf hrung in die Fernerkundung Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt ALUN J CLARK J 1997 Driving forces behind European land use change an overview CLAUDE Resource Paper n 1 BAHR H P 1985 Digitale Bildverarbeitung Anwendung in der Photogrammetrie und Fernerkundung Karlsruhe BAULIES X I SZEJWACH ed 1997 Survey of needs gaps and priorities on data for land use and land cover change research LUCC Data requirements workshop Barcelone 11 14 Novembre 1997 LUCC report series 3 BRUNET R 1987 La Carte Mode d Emploi Paris BUNGE M 1983 Epistemology and methodology l exploring the world vol 5 of Treatise on basic philosophy Dordrecht and Boston Reidel BURROUGH P A amp FRANK A U 1996 Geographic objects with indeterminate boundaries GISDATA series European Science Foundation London Bristol CEN 19
85. e ou d une stratification par exemple pour une enqu te agricole car tout le travail statistique repose sur la qualit de la carte sous jacente L exactitude des donn es g ographiques de base est galement cruciale dans les statistiques spatiales non seulement en termes de pr cision spatiale mais aussi temporelle les limites g ographiques des unit s statistiques doivent tre celles en vigueur la date des statistiques titre d exemple une restructuration des unit s administratives peut conduire un red coupage deux unit s n en formant plus qu une ou inversement d placement des limites etc Si le concept statistique est d fini les chiffres relatifs la surface en question peuvent tre calcul s sur la base des donn es administratives tir es des registres fonciers ou du cadastre ou par les organismes d enqu te utilisant des cartes de base grande chelle 1 1 000e Les bureaux de statistiques s appuient en g n ral sur les donn es fournies par l administration ou les organismes d enqu te Les chiffres suivants illustrent le probl me pos par le concept statistique de territoire en Finlande 88 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Finland NUTS 3 regions M Lakes 0 AS Figure 8 10 Les lacs de Finlande Les plans d eau repr sentent 33 560 km soit environ 9 9 96 de la superficie totale selon les statistiques
86. e terrestre en fuseaux de 6 chaque zone de quadrillage est cartographi e au moyen de la projection Transverse Mercator avec un m ridien central passant au centre de la zone Les chiffres des zones UTM d signent des bandes longitudinales de 6 comprises entre 80 de latitude sud et 84 de latitude nord Les lettres des zones UTM d signent des bandes horizontales de 8 qui s tendent au nord et au sud de l quateur DANA 1999 UTM Zone Numbers VEBBWENENTS d ee Le EE RENE A is BRRRRRRRRRERSaEER E Sat RE PERE Universal Transverse Mercator UTM Sector Figure 8 17 Systeme de coordonn es UTM DANA 1999 94 D euoz IN Wat pn Dac G7 di Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 8 3 2 Syst mes de r f rence r gionale En g n ral les donn es statistiques sont g ocod es c est dire associ es une surface g ographique une ville un pays ou un groupe de pays comme l Union europ enne Il est pr vu que les informations statistiques soient harmonis es et comparables sur l ensemble de la couverture g ographique de ce syst me de r f rence r gionale Dans la terminologie des g ographes le syst me d identificateurs g ographiques recoupe un concept similaire qui d finit une collection structur e d identificateurs g ographiques avec un th me et un format communs par exemple un code postal CEN
87. elatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Figure 4 3 Image IRS III de la vall e du Rhin au nord de Karlsruhe le 2 novembre 1997 Proche IR Rouge vert RGB r solution spatiale 23 m Source Euromap Neustrelitz www euromap de Figure 4 4 Image panchromatique IRS 1C de l a roport Schiphol d Amsterdam le 17 mai 1998 r solution spatiale 5 8 m Source Euromap Neustrelitz www euromap de 37 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols e RADARSAT ERS Du point de vue de la conception et de la technique les syst mes satellites radar sont tr s diff rents des plates formes pr sent es jusqu ici Contrairement aux capteurs qui mesurent le rayonnement solaire r fl chi ou mis par la surface terrestre syst mes passifs le radar est un syst me actif qui fournit sa propre source d nergie lectromagn tique et mesure la portion d nergie renvoy e par la cible Les propri t s structurelles des cibles d terminent les caract ristiques de la r flexion et permettent leur identification L avantage du radar est sa capacit de p n tration travers les nuages et de d tection dans presque toutes les conditions atmosph riques est peu utilis par les applications cartographiques relatives l occupation et l utilisation des sols c est la raison pour laquelle ce syst me n est pas trait plus en d tail ici
88. elle matrice g or f renc e Le calcul et l attribution d une nouvelle valeur spectrale pour la position du pixel dans l image g or f renc e s appelle le r chantillonnage s appuie sur les valeurs des pixels voisins non corrig s dans la matrice d origine Le r chantillonnage peut tre r alis simplement partir de la valeur du pixel le plus proche ou par interpolation en utilisant une fen tre autour de la pr c dente position du pixel 1 Input image with source 2 Output grid one location of Ground Control Points OCP therein 3 the input image ke Enid over the 4 Pinel values of the input image are output grid so that the GCPs fit assigned to pels in the utput grid together resampling methods Figure 8 21 Principe du g or f rencement ERDAS 1994 8 7 2 G ocodage Le g ocodage est l attribution d un code nom ou num ro par exemple une entit g ographique En STATISTIQUE les termes g ocodage et g or f rencement sont employ s dans un sens plus large une statistique est r f renc e ou cod e en fonction d une r f rence r gionale le plus souvent une unit territoriale comme un bloc statistique ou une r gion NUTS voir le paragraphe Syst me de r f rence r gionale Le g ocodage de l a roport de Lisbonne est RC132 Grande Lisboa au niveau NUTS 3 Lors d un recensement de population les donn es correspondant aux unit s d observation les individ
89. ence les calculs des superficies r elles sont possibles sur la totalit de la carte Cette propri t est importante dans la plupart des cartographies statistiques pour comparer les donn es des unit s statistiques territoriales Conformalit pr servation des formes et donc des angles des zones g ographiques En r gle g n rale le choix d un syst me de projection pour r aliser une carte sp cifique repose sur un compromis par rapport aux probl mes voqu s plus haut Selon le type de projection choisi un syst me de coordonn es doit tre labor pour permettre d identifier sur une carte un point situ la surface de la Terre Les coordonn es g ographiques les plus courantes sont la latitude et la longitude 93 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Figure 8 16 Syst me de coordonn es g ographiques DANA 1999 De m me qu il existe diff rents syst mes de projection les syst mes de coordonn es sont nombreux En Allemagne par exemple le syst me de coordonn es g od siques dit de Gauss Kr ger noms de ses inventeurs repose sur une projection conforme c est dire que la forme des surfaces est stable et sur un r f rencement utilisant l ellipsoide de Bessel nom du datum g od sique La projection UTM Universal Transverse Mercator est comparable elle est utilis e pour d finir des positions horizontales en divisant la surfac
90. engrais azot s et engrais phosphat s peuvent tre regroup es additionn es au niveau europ en avec agr gation des engrais azot s phosphat s et sans agr gation des deux classes Si un chantillon est recueilli pour toute l Europe niveau europ en et pour les engrais en g n ral il n est pas possible de faire la distinction entre i le niveau europ en et le niveau des tats membres et entre ii une seule classe azot s phosphat s et deux classes azot s et phosphat s Ceux qui ne sont pas cartographes utilisent essentiellement la notion d chelle au sens large Pour les statisticiens par exemple ce terme renvoie la surface g ographique de leur zone d tude ou au niveau de leur syst me de r f rence r gionale tel que le niveau NUTS 2 de l chelle europ enne Les biologistes et les cologistes peuvent penser en termes d habitats d esp ces une mare une for t ou un massif montagneux alors que les g ographes raisonneront en termes de patch dans un paysage La plus grande prudence est de mise afin d viter toute confusion lors de travaux interdisciplinaires En cartographie la carte petite chelle est extr mement g n ralis e en termes de g om trie et de contenu th matique simplement en raison de la taille de la d limitation minimale lisible ce n est pas toujours le cas des informations statistiques en Europe dont le contenu peut tre tr s d taill en raison de l chantillonnage mai
91. ent compl te au regard des d tails th matiques et de la couverture g ographique En r gle g n rale politiques et d cideurs n expriment pas leurs besoins d information en termes de sp cifications de donn es Dans le meilleur des cas ils d crivent le probl me et les informations n cessaires pour formuler une politique et justifier certaines d cisions Il incombe au statisticien de traduire d interpr ter ce besoin d information en sp cifications concr tes puis d utiliser le syst me d information statistique pour fournir les chiffres appropri s En revanche il lui est extr mement difficile d valuer l avance la demande potentielle d information son importance et les priorit s des utilisateurs Afin de faciliter ce processus crucial il est absolument indispensable d instaurer un dialogue entre les politiques d cideurs et les statisticiens Ces derniers doivent poss der une comp tence multidisciplinaire pour comprendre les probl mes dans divers domaines identifier les indicateurs appropri s et d finir les sp cifications des donn es n cessaires pour informer ces indicateurs titre d exemple les d cideurs europ ens doivent surveiller l impact de la Politique agricole commune PAC afin de d cider de sa poursuite ou de sa modification Au cours des discussions le probl me sera sp cifi plus en d tail Si une analyse de la situation conomique des agriculteurs est n cessaire pour justifier le versement d a
92. es couvrant l Italie la Gr ce le Portugal l Irlande le Danemark la Belgique la Finlande les r gions m ridionales de la France et une superficie d environ 400 000 km en Espagne ont t constitu es Les images monochromatiques balay es au 1 40 000e apportent aux agriculteurs une aide pour l tablissement de leurs formulaires de d claration et sont utilis es par les autorit s nationales des fins de contr le et de validation dans la lutte anti fraude 4 2 3 Principaux l ments d interpr tation des clich s a riens Les photographies a riennes sont surtout interpr t es visuellement Les tons et les variations de teinte gris ou couleur ainsi que le patron qui en r sulte d terminent le contenu pictural d un clich a rien Chacune de ces caract ristiques d interpr tation est d crite ci dessous Le ton fait r f rence la clart relative ou couleur teinte des objets dans une image La forme fait r f rence au contour g n ral des objets Les formes g om triques r guli res sont g n ralement les indices d une pr sence et d une utilisation humaines Certains objets peuvent tre identifi s uniquement partir de leur forme La texture fait r f rence l arrangement et la fr quence des variations de teintes dans des r gions particuli res d une image apparence rugueuse ou lisse Cette impression est produite par des l ments trop petits pour tre identifi s s par ment L herbe le ciment
93. es enqu tes par sondage ar olaire pr sentent un avantage dans le sens elles limitent l observation certaines portions d un territoire permettant ainsi de collecter des informations tr s d taill es et sp cifiques qui ne peuvent tre obtenues par t l d tection Cette m thode est surtout employ e pour estimer des rendements agricoles mais aussi des fins cologiques L avantage d un sondage base ar olaire est la relative simplicit de sa r alisation 1 permet des retours p riodiques annuels ou saisonniers et fiables de l information Par ailleurs des estimations de pr cision peuvent juger de la fiabilit et de l efficacit Du point de vue conceptuel la base de sondage ar olaire g n re des statistiques valables pour les prises de d cision politique d ordre g n ral En revanche elle pr sente relativement peu d int r t pour les programmes concrets am nagement du territoire par exemple au niveau local qui requi rent des donn es cartographiques exhaustives Le retour d information des sondages ar olaires renvoie uniquement des unit s de restitution pr d finies g n ralement des divisions administratives Si un regroupement spatial au niveau sup rieur est envisageable la d sagr gation en unit s plus petites est impossible Cette contrainte n existe pas avec les cartes exhaustives les donn es peuvent tre regroup es selon diverses d limitations d coupages administratifs unit s de p
94. es pr cises entre la terre et l eau notamment dans les zones inond es il est conseill d tendre le concept de sol aux eaux int rieures et aux bancs d couverts mar e basse Cette proposition de d finition doit tre clairement s par e des concepts appliqu s par les statisticiens pour d limiter un territoire des fins statistiques Eurostat a r cemment propos EUROSTAT 1999 de recourir au concept statistique en vigueur qui exclut les lacs les rivi res et les zones c ti res Cette approche se con oit ais ment dans le cadre par exemple des calculs des densit s de population quand 17 96 d un pays tel que les Pays Bas sont recouverts par les eaux Le point de vue d Eurostat proc de de la n cessit de fournir des donn es statistiques harmonis es le meilleur exemple tant le calcul des densit s de population les chiffres n erlandais sont radicalement diff rents si les zones inond es sont incluses dans la superficie totale du pays 2 2 Objets Si dans de nombreux domaines scientifiques la question des unit s ou objets ne se pose pas ce n est pas toujours le cas pour ce qui est du sol la signification d un objet est probl matique dans la mesure la classification cat gorielle d une partie de la surface terrestre pr suppose que la zone est clairement d finie dans l espace DUHAMEL amp VIDAL 1998 Les objets sont facilement identifiables si les espaces sont des superficies agricoles ou urbanis es ave
95. euses difficult s lors des comparaisons une classe consid r e comme unique dans un syst me de classification peut correspondre deux cat gories ou plus dans un autre syst me reposant sur des principes distincts Impossible par exemple de concilier avec exactitude une classification d arbres qui distingue les subdivisions larges feuilles et feuilles aciculaires et une classification qui n identifie que les esp ces feuilles caduques et feuilles persistantes WYATT 1997 Il convient galement de noter qu une cat gorie de classification peut tre homog ne par rapport une caract ristique classe monoth tique ou deux ou aucune suivant le concept des classes polyth tiques propos par les biologistes Si l agr gation d passe un certain seuil les cat gories ne renvoient plus un reflet exact des entit s significatives c est le cas d un agr gat qui m langerait par exemple des superficies agricoles et urbanis es au sein d un syst me de classification Un syst me de classification repose donc sur une structure et un classement associ s un syst me de valeurs qui r v le une intention La finalit de la classification d termine n cessairement sa structure et son contenu C est la raison pour laquelle chaque utilisateur tablit en g n ral sa propre classification adapt e ses besoins sp cifiques or l laboration spontan e de classifications conduit in vitablement des incompatibilit s
96. exemple devient l unit de restitution Les donn es tir es d un sondage base ar olaire sont repr sentatives d une certaine unit de r f rence r gionale en fonction du mode d chantillonnage Lors de travaux interdisciplinaires l un des probl mes les plus pineux est la confusion ou l erreur d interpr tation des termes pourtant d finis avec pr cision mais sur la base de concepts sectoriels diff rents Cette situation se produit en particulier quand des termes similaires voire identiques sont employ s Erreurs d interpr tation ou confusion peuvent survenir au cours de discussions entre statisticiens et g ographes cartographes sp cialistes en t l d tection sur des termes tels que unit cartographique unit d observation d limitation minimale lisible r solution spatiale et unit de restitution 99 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Comme indiqu plus haut l unit cartographique d signe toujours une surface dans la terminologie de la cartographie La taille requise d pend de l chelle de la carte tablir c est dire de la taille des objets repr senter laquelle conditionne la technique de collecte des donn es photogramm trie terrestre ou a rienne Si un tr s haut degr de pr cision ou d exactitude g om trique est requis pour un sch ma d installation montrant les conduites d eau ou le r
97. ff renciation des objets sont pr cises Des capteurs multispectraux plus d velopp s appel s capteurs hyperspectraux sont capables de d tecter des centaines de bandes spectrales tr s fines dans la portion du spectre des ondes lectromagn tiques r unissant le visible le proche infrarouge et l infrarouge moyen Leur grande r solution spectrale facilite la diff renciation des caract ristiques d une image bas e sur la r ponse diff rente dans chacune des bandes spectrales Le tableau 4 2 indique la r solution spectrale des principaux capteurs utilis s pour les applications d observation de la Terre Avec ses 7 bandes Landsat TM Thematic Mapper assure la meilleure diff renciation des objets SPOT et IRS n utilisent respectivement que 3 et 4 bandes spectrales SPOT IRS et le dernier capteur Landsat ETM fonctionnent galement en mode panchromatique balayant la surface terrestre avec un intervalle de longueurs d onde assez grand spectre visible et une r solution spatiale sup rieure celle des bandes multispectrales 38 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Capteur R solution spectrale R solution chelle maximale spatiale recommand e Canal approximation Domaine spectral en microns Landsat MSS 0 5 0 6 vert 1 500 000e 0 6 0 7 rouge 0 7 0 8 proche IR 0 8 1 1 proche IR Landsat TM TM 1 0 45 0 52 bleu 1 200 000e
98. ffres du tableau 4 3 tiennent davantage de la th orie que de la pratique L un des grands avantages de la t l d tection satellitaire est sa capacit amasser p riodiquement de l information d une m me r gion de la Terre Les caract ristiques spectrales de la r gion observ e peuvent changer avec le temps La comparaison d images multitemporelles permet de d tecter ces changements Par exemple durant la p riode de croissance de la v g tation de nombreuses esp ces se transforment continuellement et notre capacit d tecter ces changements subtils d pend de la fr quence avec laquelle les donn es sont recueillies En amassant des donn es p riodiquement et de fa on continue il est possible de suivre les changements qui surviennent la surface de la Terre qu ils soient naturels comme le d veloppement de la v g tation ou l volution d une inondation ou de source humaine comme le d veloppement des milieux urbains ou la d forestation 41 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols bel UN 0 Figure 4 6 P riodicit des couloirs couverts adjacents de Landsat 4 et Landsat 5 Les fauch es adjacentes sont enregistr es 7 jours d intervalle LILLESAND amp KIEFER 1994 Sensor swath 185 km Satellite ground track Figure 4 7 Espacement entre des couloirs couverts adjacents de Landsat l quateur LILLESAND amp KIEFER 1994
99. gones sont compos es de lignes Les informations sur la d limitation spatiale de ces entit s sont appel es donn es g ographiques Les SIG analogiques cartes pr sentent ces points lignes et surfaces polygones des chelles sp cifiques sur le papier Les SIG num riques enregistrent les coordonn es r elles des objets g ographiques au format num rique Un syst me d information g ographique SIG est un syst me d acquisition de stockage de manipulation et de diffusion des donn es g ographiques une cat gorie de logiciel Un exemple pratique de SIG combine logiciel mat riel donn es utilisateur etc pour r soudre un probl me tayer une d cision contribuer l laboration d un plan GOODCHILD 1997 8 7 G or f rencement g ocodage 8 7 1 G or f rencement Comme indiqu pr c demment les objets g ographiques sont d limit s par des points des lignes une suite de points reli s entre eux et des surfaces une suite de lignes reli es entre elles Le g or f rencement d signe l attribution des coordonn es d un syst me de r f rence g ographique absolu ces points lignes polygones Par exemple les coordonn es g ographiques de l a roport de Lisbonne sont approximativement 38 45 nord de l quateur et 9 19 ouest de Greenwich e En TELEDETECTION le g or f rencement concerne le pr traitement de l image des fins de correction g om trique e
100. ides directes au revenu des statistiques sur le revenu net des agriculteurs l emploi des membres de la famille etc peuvent pr senter un int r t En cas de probl mes cologiques pollution des eaux souterraines par exemple des statistiques sur les engrais utilis s les types de terrains et les cat gories d utilisation et d occupation des sols seront utiles Le statisticien doit pouvoir trouver les donn es th matiques pertinentes au niveau g ographique appropri pour informer ces indicateurs dans le syst me d information statistique 5 1 Quel est le niveau d information requis Il convient d op rer une distinction entre les diff rents niveaux de politique r gionale nationale et internationale et le type des d cisions prendre actions concr tes ou laboration de cadres et programmes sp cifiques Dans les deux cas les exigences sont tr s pr cises concernant deux aspects fondamentaux l aspect th matique et l aspect g ographique Du point de vue th matique le niveau d information se r f re en principe au degr de d tail Par exemple des informations de bas niveau sur les cat gories d occupation des sols tablissent simplement une distinction entre zone urbanis e et zone non urbanis e C t utilisation des Sols elles se contenteraient de faire r f rence une zone artificielle une zone agricole utilis e ou une zone foresti re ce faible niveau d ta
101. iennent des s diments en suspension la transmission diminue la r flexion augmente et l eau parait plus brillante e Les sols et les min raux les propri t s de r flexion des sols pr sentent des caract ristiques spectrales plus marqu es La r flexion d pend surtout de la composition min rale de la granulom trie de l eau et du contenu organique du sol Plus le sol est sec et pur et plus le rayonnement est faible dans cette r gion du spectre Les signatures spectrales peuvent tre tr s variables pour la m me sorte de cible et peuvent aussi varier dans le temps et dans l espace Par ailleurs elles sont influenc es par les conditions atmosph riques puisque la transmission de l nergie radiative d pend fortement de la vapeur d eau et de la poussi re contenues dans l atmosph re 34 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Pour interpr ter correctement l interaction du rayonnement lectromagn tique avec la surface il est important de savoir regarder dans le spectre et de comprendre les facteurs qui influencent la signature spectrale de la cible 4 1 3 Technique de mesure le balayage Les capteurs enregistrent les donn es gr ce un syst me balayage Celui ci utilise un capteur dont le champ de vision instantan e CVI est troit mais qui balaie la surface de fa on en produire une image bidimensionnelle image matricielle figure 4 2 Dat
102. ies de l occupation des sols par exemple sont unanimement reconnues comme un prototype ou un repr sentant pertinent de la classe Le guide technique du projet Corine Land Cover 1990 fournit de bons exemples Les notes explicatives donnent des d tails suppl mentaires sur les objets contenus dans une cat gorie C est parfois la mani re la plus simple de classifier puisqu elles indiquent les inclusions les exclusions les d finitions et les d cisions prendre Quand un objet est exclu d une cat gorie il convient de pr ciser son appartenance Apr s avoir identifi les noyaux il faut s int resser aux d limitations et r pertorier les conditions de limite inclues ou exclues pour chaque cat gorie En cas d exclusion des r f rences crois es doivent tre tablies vers la cat gorie ad hoc 23 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Index Un index alphab tique constitu apr s le syst me de classification est un outil tr s utile pour d terminer l emplacement d un objet dans la classification IDENTIFICATION Il est par exemple important de connaitre quelle classe appartient l objet identifi comme un barrage c est le r le de l index qui num re tous les objets classifi s Principes de codification Des codes sont associ s aux images En principe ils sont structur s si la nomenclature est hi rarchique Le principe de base pr voit que le
103. ieure au m tre impliquent de choisir judicieusement le datum g od sique et de convertir avec soin les coordonn es issues des diff rents syst mes Un syst me g od sique unifi l chelle mondiale est indispensable pour disposer d informations pr cises au niveau intercontinental Dans les ann es 1950 un programme lanc aux tats Unis a conduit la cr ation du syst me g od sique mondial World Geodetic System 1960 WGS1960 d velopp par le d partement am ricain de la D fense Le syst me WGS 72 signe une avanc e majeure apr s plus trois ans d efforts consid rables pour collecter des donn es satellitaires des informations sur la pesanteur et des donn es astrog od siques rassembl es tout au long de l ann e 1972 Il a c d la place WGS 84 qui utilise de nouveaux instruments plus pr cis et un r seau de contr le plus tendu de stations au sol Le WGS 84 est g ocentrique son origine est le centre massique de la Terre oc ans et atmosph re inclus Son chelle est celle du cadre terrestre local selon la th orie relativiste de la pesanteur et son orientation 1984 0 a t d termin e l origine par le Bureau international de l heure BIH L volution temporelle de son orientation ne cr era aucune rotation r siduelle au regard de la cro te terrestre McCARTHY D 1996 91 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 180 155 150 125
104. il les sp cifications des donn es sont beaucoup plus simples d crire dans le cas de occupation que dans celui de l utilisation des sols Les informations de haut niveau correspondraient par exemple une classification tr s d taill e et d sagr g e de l occupation des sols en agriculture D un point de vue th matique des donn es tr s d sagr g es sont la base d un processus d cisionnel raisonnable tant en politique internationale que locale La notion de niveau europ en ne signifie pas syst matiquement que le niveau de d tail requis est bas Au contraire le niveau de d tail th matique est assez lev par exemple terres en jach re terres non cultiv es donnant droit des aides financi res et ventuellement utilis es pour des installations d nergie renouvelable par exemple haut niveau de d tail pour la cat gorie et l espace mise en jach re pendant une certaine p riode haut niveau de d tail temporel notion de niveau en statistique ne doit pas tre confondue avec celle d chelle en cartographie 57 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Le tableau suivant pr sente la nomenclature de CLUSTERS Classification of Land Use Statistics Eurostat T l d tection une nomenclature pilote labor e par Eurostat dans le cadre de son programme sur la t l d tection et les statistiques Eurostat 1996
105. ile En t l d tection une cible est d finie comme tant toute structure ou objet observable dans une image La cible doit tre distinctive aux niveaux spatial et spectral c est dire qu elle doit contraster avec les structures avoisinantes L analyse de l image est visuelle analyse d image analogique telle qu une interpr tation visuelle et ou num rique L interpr tation et l analyse visuelles datent du tout d but de la t l d tection avec l interpr tation de photos a riennes Le traitement et l analyse num riques sont plus r cents avec la venue des enregistrements num riques des donn es de t l d tection et le d veloppement des ordinateurs L analyse num rique est r alis e pour prendre en compte l int gralit des donn es spectrales bases de donn es multicanaux Diff rentes m thodes et approches ont t d velopp es des fins sp cifiques La classification num rique des images est appliqu e dans le domaine de l occupation des sols partir de la signature spectrale l objectif est d assigner une classe particuli re ou cat gorie for ts de conif res prairies chacun des pixels d une image Le r sultat de cette classification est une repr sentation th matique L analyse ne repose pas uniquement sur le contenu de l image num rique mais aussi sur des informations connexes comme des cartes topographiques ou th matiques et des mod les num riques du relief Il ne faut surtout pas oublier que les
106. incipal Les aspects relatifs la propri t seront toujours actualis s mais pas ceux concernant l utilisation des sols Autre exemple le SGIC Syst me Int gr de Gestion et de Contr le Les informations sur l utilisation des sols y sont tout fait fiables mais elles ne portent pas sur la population statistique des agriculteurs dans son ensemble se limitant uniquement ceux qui ont demand des aides L arriv e des syst mes d information g ographique SIG et des donn es g or f renc es contenues dans les registres a constitu de nouvelles et importantes sources d information exploitables dans les statistiques sur l utilisation des sols Les registres concernant l activit conomique et les informations techniques sur les propri t s immobili res et fonci res peuvent tre utilis s seuls ou combin s aux observations tir es des images satellitaires orthophotos afin de former une source solide et exhaustive de statistiques relatives l utilisation des sols 4 4 2 Principes Le premier principe consiste tablir un lien entre les entit s physiques du sol et l activit Socio conomique dominante qui lui a conf r ses caract ristiques Pour ce faire il suffit de relier les donn es g ocod es et g or f renc es contenues dans les registres des exploitations agricoles les registres fonciers ou les r pertoires d entreprises type d activit nombre de salari s chiffre d affaires etc aux informations g
107. ion de l exactitude g om trique La pr cision et l exactitude g om triques d pendent de la m thode de collecte initiale et de l chelle des donn es source L valuation de l exactitude g om trique doit prendre en compte le traitement des donn es num risation ou balayage r chantillonnage rectification g om trique par rapport d autres coordonn es g ographiques et syst mes de projection proc dures de g n ralisation etc 72 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Une bonne m thodologie d valuation inclut par exemple des points de contr le utilisant des mesures tir es d tudes sur le terrain de cartes topographiques ou GPS Global Positioning System syst me am ricain de navigation par satellite M me les informations d j g or f renc es devraient au moins faire l objet d un contr le visuel Il faudrait si possible obtenir un protocole de g or f rencement indiquant la carte de r f rence l chelle et le syst me de projection Les erreurs de position sont plus facilement d tectables sur les l ments lin aires routes rivi res que sur les polygones qui sont ferm s par plusieurs limites d objets d pendant d une nomenclature Erreurs introduites par la g n ralisation La g n ralisation vise simplifier et donc r duire le volume des informations spatiales et th matiques JAAKKOLA 1998 Elle implique indubitablement
108. ion et utilisation des sols Une comparaison avec les m thodes de classification des marchandises o les objets sont d crits en fonction de leur mat riau et de leur finalit peut s av rer tr s utile ll est parfois possible de distinguer l aspect fonctionnel de l aspect biophysique DUHAMEL A VIDAL 1998 Une parcelle couverte par un champ de bl peut raisonnablement tre associ e un usage agricole De la m me fa on l aspect fonctionnel peut renseigner sur l aspect biophysique Il est logique de penser qu une zone de production foresti re correspond une classe biophysique de type arbre Dans d autres cas cependant une cat gorie biophysique peut renvoyer une multitude de cat gories fonctionnelles Une tendue herbeuse par exemple peut tre une pelouse en milieu 13 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols urbain une piste d a roport une prairie ensemenc e une p ture maigre un parcours de golf ou m me un toit d glise en Islande l inverse la m me classe fonctionnelle peut recouvrir plusieurs cat gories biophysiques une zone r sidentielle se compose de pelouses de b timents de routes goudronn es d arbres et de sols nus Des arguments m thodologiques et techniques plaident en faveur d une s paration syst matique des deux approches M me s il est difficile de la justifier lors de l analyse des besoins des utilisateurs et des c
109. ir de son occupation et inversement Mais les situations sont souvent compliqu es et le lien n est pas toujours vident L approche s quentielle a t surtout d velopp e pour les statistiques agricoles Elle englobe une s rie d op rations humaines visant tirer des produits et ou des b n fices des ressources du sol Exemple une s quence d op rations telles que le labourage l ensemencement les traitements herbicides et fertilisants et la r colte M CHER et al 1993 Contrairement l occupation l utilisation des sols n est pas ais e observer titre d exemple il est souvent difficile de d terminer si des tendues herbeuses sont destin es un usage agricole Les donn es transmises par la source d observation ne sont pas toujours suffisantes et un compl ment d information peut s av rer n cessaire Dans le cas d un usage agricole les agriculteurs peuvent confirmer la pr sence ou non de b tail le pacage etc Il est galement possible de se r f rer aux caract ristiques indiquant la pr sence ou l absence de b tail Dans l approche FONCTIONNELLE le lien avec l occupation des sols peut apporter une aide Avec l approche S QUENTIELLE il peut tre n cessaire de recueillir des donn es plus compl tes regroupant diff rents attributs par exemple dans une approche multitemporelle Dans la suite de ce document l utilisation des sols sera consid r e comme FONCTIONNELLE 2 3 1 Interrelation entre occupat
110. ision statistique et d adapter le plan d chantillonnage la situation locale L homog n isation est r alis e en fonction des connaissances a priori des attributs sp cifiques et en tenant compte de la distribution g ographique Dans les enqu tes agricoles ces strates peuvent correspondre certaines caract ristiques d occupation utilisation des sols En principe les images satellitaires ou les photographies a riennes facilitent la d limitation des strates et des segments ura V rises brige f Linee upland pare P Ask pass Maint b gale led tel ee de 3 Hits d 5 Pirmam Figure 4 12 Exemple de stratification territoriale bas e sur l utilisation des sols et le relief du terrain TAYLOR et al 1997 Les unit s d chantillonnage points lignes polygones et la proc dure de s lection al atoire syst matique stratifi e constituent les approches de base Il n existe aucune r gle stricte ou standardis e pour d finir et s lectionner les chantillons Dans la pratique le plan d chantillonnage est d termin par les variables observer la pr cision statistique requise les ressources humaines et financi res disponibles et les d lais d obtention des r sultats Les approches adopt es repr sentent un compromis entre ces diff rents aspects Taille des chantillons Le nombre des unit s d chantillonnage observer est crucial dans
111. ivit Chaque syst me de classification renvoie un segment de la r alit l univers de discours qui doit tre d crit de mani re exhaustive toutes les entit s physiques doivent figurer dans une classification de marchandises tous les types d occupations des sols dans une classification des occupations de sol et tous les paysages dans une classification de paysages Selon la d finition formelle de l exhaustivit BUNGE 1983 e il doit exister une classe pour tout objet r pertorier e la r union de toutes les classes de premier niveau doit refl ter la collecte de donn es initiale Absence de chevauchement Les classes doivent tre exhaustives et ne pas se recouper L absence de chevauchement conditionne l usage pertinent d un syst me de classification sinon l utilisateur est contraint de choisir entre plusieurs classes possibles D un point de vue formel BUNGE 1983 l absence de chevauchement signifie que e tout objet peut tre r pertori dans une classe et une seule Dans le domaine de l occupation et de l utilisation des sols ce principe peut tre d sign sous le terme de coh rence s mantique EUROSTAT 1992 L une des principales cons quences est l exclusion syst matique des classes mixtes R gles d identification Les r gles tablies doivent tre appliqu es pour identifier et classifier les objets dans les cat gories appropri es en fonction de crit res clairement d finis
112. l W STER E 1971 Les classifications de notions et de th mes Diff rences essentielles et applications vol 22 n 3 et 4 Biblioth que Inforterm WYATT B 1997 Guidelines for Land Use and Land Cover description and classification Institute of Terrestrial Ecology Report to FAO 110
113. l introduction d erreurs dans les donn es g ographiques La comparaison statistique des donn es source non g n ralis es et des donn es cible g n ralis es pour souligner le degr de g n ralisation n est pas suffisante L valuation des erreurs de g n ralisation doit comprendre l analyse des flux de surfaces d un type de couverture l autre sur le principe de l analyse des flux de votes d un parti vers un autre lors d une lection et la disparition d l ments comme les fles ou les lacs Probl mes techniques Diff rents environnements de donn es source Les conversions r p t es de toutes les donn es sur la base d un tramage par exemple n offrent pas la m me pr cision g om trique et th matique si l chelle g om trique n est pas correctement respect e De m me la vectorisation des donn es tram es ne produit pas tout fait la m me repr sentation que les donn es source si les param tres ne sont pas v rifi s avec soin R chantillonnage avec la m me taille de pixel Le r chantillonnage des donn es avec la m me taille de quadrillage de tramage risque de m langer des donn es grande et petite chelles Il facilite certes le traitement mais il ne faut pas oublier la pr cision et les d tails r els et de les d crire dans les m tadonn es lors de l utilisation Par exemple le r chantillonnage au format 25 m x 25 m d images satellitaires dont le tramage initial
114. l occupation et l utilisation des sols Rectification des donn es dans la m me projection g ographique Des proc dures distinctes sont utilis es pour la rectification donn es vectorielles rectifi es dans un format vectoriel donn es tram es rectifi es dans un format de tramage La vectorisation offre une pr cision infinie au niveau ponctuel ou lin aire alors que le tramage couvre une certaine superficie au sol Des probl mes cach s de conversion des mod les de donn es subsistent dans le processus d int gration 74 7T QUALITE 7 QUALITE r gle g n rale la qualit d un produit se mesure son degr de pertinence par rapport l objectif poursuivi La norme ISO 8402 Management de la qualit et assurance de la qualit Vocabulaire d finit la qualit comme tant l ensemble des caract ristiques d une entit qui ont trait sa capacit satisfaire des besoins formul s et implicites Sur le plan de l occupation et de l utilisation des sols cela signifie que les informations sont e pertinentes et utiles pour l application fiables quant leur contenu th matique et leur exactitude g om trique notamment dans le cadre d une approche cartographique Le premier aspect implique une description exacte des donn es et la possibilit pour l utilisateur d acc der des m tadonn es exhaustives Le second aspect repose sur l valuation de l exactitude en termes th matique et g om
115. la surface terrestre sur une feuille de papier il convient de d finir les param tres relatifs la taille et la forme de la Terre ainsi que l origine et l orientation d un syst me de coordonn es Ces param tres constituent le syst me g od sique datum g od sique Les descriptions des dimensions et de la forme de la Terre peuvent tre de simples syst mes bidimensionnels qui prennent uniquement en compte la surface plane Ils sont suffisants pour la cartographie grande chelle o les distances n exc dent pas 10 km afin d viter les probl mes li s la rotondit de la Terre L autre extr me savoir la description du globe terrestre utilise des mod les sph riques avec un rayon sp cifique pour les approximations des distances tr s petite chelle Pour obtenir des mesures pr cises utilis es en navigation maritime et a rienne par exemple il faut d finir des syst mes plus complexes qui tiennent compte de la forme ellipsoidale du globe les p les sont aplatis de la topographie le relief et de la gravit La figure 8 11 pr sente un mod le simple des dimensions terrestres Semi Minor E Polar Radius Eemi NA jor Axis Radius a Flattening f First Eccentricity Squared 2 2f f 2 Ellipsoidal Parameters Figure 8 11 Le syst me g od sique d crit la taille et la forme de la Terre Param tres ellipsoidaux adapt s de DANA 1999 La surface topographique est tr s ir
116. le plan de sondage La taille de l chantillon d termine la pr cision requise pour la caract ristique de la population estim e Son choix d pend aussi des sp cificit s de la superficie en question ainsi que des ressources humaines et financi res disponibles pour r aliser l enqu te On peut consid rer que la pr cision de l estimation est proportionnelle la taille de l chantillon R sultats Contrairement lapproche cartographique un plan d chantillonnage fournit uniquement des statistiques sur une r gion sp cifique Pour chaque plan des r gles statistiques sp ciales d extrapolation permettent d appliquer les r sultats de l chantillon la totalit de la zone d tude facteur d expansion Tout l art de l chantillonnage r side dans la capacit s lectionner la taille d chantillon minimale qui apportera une r ponse fiable et cr dible Le meilleur estimateur est un estimateur sans biais dont la variance est la plus fiable 51 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols La qualit ou la pr cision des estimations peut tre valu e par diff rentes mesures statistiques telle que l erreur type de la moyenne Un large ventail de mesures statistiques a t d velopp pour les diff rentes m thodes d chantillonnage afin d valuer les r sultats et d am liorer progressivement le plan de sondage 4 3 2 Avantages et inconv nients L
117. li EUROSTAT 1996 CLUSTERS Classification of Land Use STatistics Eurostat Remote Sensing a pilot nomenclature A statistical framework for remote sensing applications in statistics non publi EUROSTAT 1999 Nomenclature des Unit s territoriales statistiques NUTS Luxembourg Eurostat 1998 The GISCO Database Manual non publi Erdas 1994 Field Guide Atlanta GA USA FAO 1996 Multiple frame agricultural surveys Current surveys based on area and list frame sampling methods FAO Statistical Development Series Vol 1 FAO 1998 Multiple frame agricultural surveys Agricultural survey programs based on area frame or dual frame area and list sample designs FAO Statistical Development Series Vol 2 FRITSCH D GLEMSER M KLEIN U SESTER M STRUNZ G 1998 Zur Integration von Unsicherheit bei Vektor und Rasterdaten Geographische Informationssystems 4 1998 pages 26 35 GALLEGO F J CARFAGNA E 1998 Research project on Geographic sampling strategies and remote sensing Rapport final non publi GALLEGO F J 1995 Sampling Frames of Square Segments Office des publications officielles des Communaut s europ ennes Luxembourg G OIMAGE 1995 Utilisation de la t l d tection pour l inventaire le suivi et la gestion du couloir rhodanien Rapport final Projet Eurostat non publi GOODCHILD M F 1997 What is Geographic Information Science NCGIA Core Curricu
118. lications techniques sont indispensables l valuation des syst mes d information et la qualit du retour d information 4 1 Imagerie satellitaire obtenue par t l d tection 4 1 1 D finition La t l d tection est la technique qui par l acquisition d images permet d obtenir de l information sur la surface de la Terre sans contact direct avec celle ci La t l d tection englobe tout le processus qui consiste capter et enregistrer l nergie d un rayonnement lectromagn tique mis ou r fl chi traiter et analyser l information pour ensuite mettre en application cette information Centre canadien de t l d tection CCT Notions fondamentales de la t l d tection 1999 4 1 2 Principes Le principe de la t l d tection peut se r sumer comme suit La surface de la Terre est illumin e par un large spectre de radiations lectromagn tiques provenant du soleil Le tableau 4 1 pr sente les diff rentes composantes du spectre lectromagn tique qui va de l ultraviolet l infrarouge Longueur d onde en um 710 m Partie visible 0 4 0 446 duspectre Bleu 0446 0 500 0 500 0 578 Sams Im Tableau 4 1 Le spectre lectromagn tique 0 578 0 592 IR r fl chi Le rayonnement solaire interagit avec l atmosph re et n atteint pas en totalit la surface de la Terre Une grande partie de l nergie est absorb e L ozone stratosph rique par exemple a
119. lich s a riens couvrant toute la Suisse pour la p riode 1979 85 et 1992 97 OFFICE F D RAL DE LA STATISTIQUE 1996 Probl mes li s la qualit et la pr cision Difficile d valuer la qualit de l int gration des donn es Pour permettre l utilisateur de mesurer la qualit d une base de donn es la principale information requise concerne les proc dures de cr ation des donn es l une des composantes des m ta informations Le contr le de la qualit doit pr voir l analyse de la propagation des erreurs contenues dans les donn es source et diffus es par l interm diaire des processus d int gration et de g n ralisation L valuation de la pertinence se mesure en termes de pr cision g om trique et d exactitude th matique M ta informations et g n alogie des donn es Chaque base de donn es doit tre accompagn e d informations d taill es sur l approche la date et la m thode de collecte les techniques adopt es pour le traitement des informations l valuation du degr d exactitude spatiale et th matique du fournisseur etc HUNTING 1997 Ces m ta informations sont d terminantes dans l int gration des donn es Ce n est que r cemment que la standardisation des m tadonn es a t examin e par diff rentes institutions comme le Comit Europ en de Normalisation CEN avec sa norme CEN TC 287 l organisation internationale de normalisation ISO avec ISO TC 211 ou MEGRIN avec son r pertoire des
120. lum in GlScience http www ncgia ucsb edu giscc units u002 u002 html sorti le 7 octobre 1997 GOODCHILD M F LONGLEY P A MAGUIRE D J RHIND D W 1999 Geographic Information Systems 2 edition New York HAKE G 1982 Kartographie Berlin New York HJELMSLEV L 1959 Pour une s mantique structurale Essais linguistiques Copenhagen Nordisk Sproog OG Kulturforlag 108 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols HUNTING Technical Service amp The Centre for Agricultural Strategy 1997 Quality Control Procedures for Land Use Data derived using Remote Sensing Technology Rapport final Projet de recherche Eurostat non publi JAAKKOLA 1998 Multi scale categorical data bases with automatic generalisation transformations based on map algebra Cartography and geographic information systems Vol 25 N 4 pages 195 207 JANSEN L J M DI GREGORIO A 1999 The Problems of Current Land Cover classifications Development of a new approach Dans Eurostat 1999 Land Cover and Land Use information systems for European Union Policy Needs Compte rendu du s minaire de Luxembourg les 21 23 janvier 1998 LAURINI R 1998 Spatial multi database topological continuity and indexing a step towards seamless GIS data interoperability International Journal on Geographic Information Science Vol 12 N 4 1998 pages 373 402 LILLESAND
121. lyse factorielle classification ascendante hi rarchique groupage dynamique qui sont largement employ es en botanique en zoologie en taxinomie linguistique sous le terme de taxinomie num rique voir SNEATH amp SOKAL 1973 Elles peuvent tre utiles s il existe suffisamment d informations sur les unit s d observation Or c est rarement le cas avec l occupation et l utilisation des sols Arborescence descendante Cette solution apparait comme la plus vidente et de nombreux syst mes de classification sont tablis sur cette approche a priori le champ d tude est divis en cat gories et sous cat gories en fonction des objectifs poursuivis Cette m thode pr sente des inconv nients majeurs l arborescence est une structure rigide difficile modifier sans alt rer la structure initiale de l information La seule possibilit de modification implique la cr ation de niveaux plus d taill s dans les cat gories existantes Quand l arbre n est plus adapt aux besoins l ajout de niveaux suppl mentaires ne r sout pas le probl me Autres inconv nients le d s quilibre des secteurs et l importance exag r e des concepts agr g s issus du premier d coupage La Commission conomique pour l Europe des Nations Unies CEE NU a ainsi d velopp un syst me de description de l occupation et de l utilisation des sols Il repose sur une nomenclature hi rarchique trois niveaux les deux premiers tant consid r s comme fondamentau
122. n but sp cifique l tablissement de cartes th matiques avec une chelle et des unit s cartographiques appropri es Si la nomenclature est exhaustive et couvre l int gralit de l univers de discours ou du domaine la l gende en constitue un sous ensemble Certaines classes de la nomenclature peuvent tre utilis es telles qu elles d autres omises ou combin es associ es des cat gories composites classes 19 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols mixtes en respectant des contraintes minimales de d lin ation des fins de lisibilit Si les syst mes de classification sont et doivent tre ind pendants de l chelle et de la repr sentation cartographique ce n est pas le cas des l gendes Dans une certaine mesure les syst mes de classification s parent les types d occupation ou d utilisation des sols les l gendes en revanche divisent le territoire en fonction des attributs ou variables d occupation et ou d utilisation Par exemple le projet CORINE Land Cover propose une nomenclature qui est en r alit une l gende dans laquelle notamment certaines classes se recoupent dans des classes mixtes Figure 3 1 Objets l gendes et nomenclatures 3 1 4 Vers des syst mes de classification tant donn les chevauchements de d finitions et la n cessit d laborer des dispositifs de base pour structurer l information et simplifier la commu
123. n sur l occupation et l utilisation des sols D crire un objet consiste prendre en compte ses caract res EKHOLM 1996 lesquels peuvent avoir plusieurs expressions tats Il existe diff rents types de caract res les caract res deux tats pr sent absent positif n gatif A non A 1 0 les caract res multi tats tats quantitatifs continu ou discret et les tats qualitatifs terminologiques Ils peuvent tre utilis s dans la r gle de classification des objets l int rieur d un syst me sp cifique Le tableau 3 1 qui prend l exemple des l phants des baleines et des fourmiliers illustre cette chaine d cisionnelle DUHAMEL 1998 ANIMALIT TAILLE COUOLEUR PR SENCE NOM IMAGE CODE DE do en francais OUI GRANDE GRIS L PHANT AH B200 OUI GRANDE GRIS BALEINE AV Z300 OUI MOYENNE NOIR et FOURMILIER AB K541 E BLANC Objet Concept Image standardis par un ensemble de caract res Tableau 3 1 Exemple d application de classificateurs La s lection arbitraire de quatre propri t s illustre le principe de la description des objets par des caract res pertinents un caract re deux tats ANIMALIT OUI ou NON un caract re trois tats TAILLE GRANDE MOYENNE PETITE un caract re multi tat COULEUR DE LA PEAU et un caract re deux tats PR SENCE DE TROMPE OUI ou NON La r union des quatre propri t s suivantes ANIMALI
124. nce il est n cessaire de choisir les liens ou les relations percus dans un certain contexte comme importants ou significatifs R SEAU Figure 3 3 Illustration des syst mes de r seau et d arborescence Il existe plusieurs types de liens ou de relations adapt s de W STER 1971 e liens logiques industrie chimie transformation du fer industrie automobile 25 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols e liens ontologiques tout et partie zone r sidentielle habitation H liens de coordination mais bl liens mat riau produit vigne vin liens temporels sol nu r colte Ces liens et relations peuvent tre combin s et consid r s sous un angle plus large ou plus troit Dans une certaine mesure les liens entre les occupations de sol sont surtout ontologiques tout et partie for t gt peuplement gt arbre l inverse les liens relatifs l utilisation sont essentiellement logiques industrie chimie transformation du fer etc Groupage Des cat gories sont constitu es par regroupement d objets similaires Cette m thode implique de comparer un grand nombre de caract ristiques d un objet aux m mes caract ristiques d autres objets Ceux qui pr sentent de nombreuses propri t s communes sont regroup s et une nomenclature est ensuite tablie partir de cette r partition Il existe plusieurs m thodes ana
125. ngage commun les agr gats sont souvent des unit s la d finition impr cise sans caract ristiques propres 24 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols H t rog n it des champs s mantiques En dehors de la probl matique pure de la traduction les champs s mantiques ne pr sentent pas toujours une correspondance totale et univoque Voici l exemple donn par ECO 1988 adapt de HJELMSLEV 1957 le champ s mantique de for t bois arbre montre l absence de correspondance directe entre les unit s lexicales de diff rentes langues francais allemand danois italien et anglais Selon les langues la valeur s mantique est diff rente la partition du continuum for t bois arbre g n re deux mots en danois trois en francais et en allemand et quatre en italien et en anglais sans distinction claire entre timber et wood Voil qui ne simplifie pas l harmonisation des concepts Arbre Baum Albero Tree Trae Holz Legno Timber Bois Wood Skov Bosco Wald Figure 3 2 H t rog n it des champs s mantiques ECO 1988 3 3 Types de syst me de classification 3 3 1 Les syst mes hi rarchiques La pr sentation hi rarchique des nomenclatures est une construction artificielle dans la r alit les objets sont li s par un r seau complexe de relations similitudes affinit s ou corr lations Afin de transformer ce r seau en arboresce
126. nication et les changes dans une discipline donn e l occupation et l utilisation des sols en l occurrence il est n cessaire d identifier les fonctions indispensables un syst me de classification pour satisfaire les exigences des scientifiques et des utilisateurs Trois fonctions principales sont propos es tir es en majorit de SUTCLIFFE 1993 Classification Affectation de tous les objets dans une hi rarchie de cat gories imbriqu es organis es de fa on montrer leurs interrelations Nomenclature D signation et description des groupes d objets Le r sultat est une liste de noms et de descriptions mises en corr lation et pr sent es en g n ral d apr s la structure de la classification tablie Identification Affectation d un individu un groupe pr alablement classifi et nomm En d autres termes utilisation de la base de classification tablie pour d terminer l appartenance de chaque objet Il est recommand d appliquer le concept de syst me de classification englobant e la d limitation d un univers de discours U en l occurrence le domaine de l occupation et de l utilisation des sols DOMAINE e l tablissement d une classification de tous les objets appartenant l univers de discours U c est dire l organisation des sous classes de U selon une hi rarchie de cat gories imbriqu es organis es de fa on montrer leurs interrelations CLASSIFICATION e un syst me de d
127. nregistr es devraient tre collect es dans le cadre d enqu tes sur le terrain avec une pr cision et exactitude g om trique tr s lev es pour ainsi dire affranchies de toute chelle En raison du co t et des d lais n cessaires pour couvrir de vastes superficies les donn es sont actuellement num ris es partir des cartes existantes des chelles vari es de sorte que la pr cision l exactitude g om trique d pend de l chelle d origine et de la m thode de collecte des donn es source L int gration de donn es g ographiques petite chelle dont la richesse th matique est de faible qualit classes agr g es d occupation ou d utilisation des sols dans une base de donn es aggrave le probl me des syst mes de classification en termes de correspondance des classes et ne contribue gu re la polyvalence des informations Plus les donn es sont agr g es pauvres en d tails moins elles sont exploitables par d autres traitements dans des applications polyvalentes La plus petite chelle des bases de donn es source d termine la pr cision et l exactitude g om trique de la base de donn es g ographiques obtenue titre d exemple l imagerie satellitaire poss de une r solution g om trique correspondant la taille des pixels qui d pend du type de capteur des param tres de l orbite de la plate forme et du sol altitude nergie du relief Les donn es peuvent tre pr sent es
128. nsi que le nombre total de points lignes et surfaces diminuent galement S lection Un autre mode de g n ralisation consiste s lectionner des l ments selon la finalit de la carte togrographique th matique Le nombre des l ments conserv s d pend surtout en dehors du th me de l chelle si elle est divis e par deux la superficie totale couverte est divis e par 4 et le nombre d l ments points lignes et surfaces est r duit en cons quence Processus de s lection e Th matique Agr gation fusion de plusieurs l ments couramment utilis pour les surfaces limination suppression de certains l ments e G om trique Lissage suppression des d tails relatifs aux formes et contours 65 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Classification Bien que la plupart des l ments aient des caract ristiques propres il n existe pas deux for ts ou deux villes identiques ils doivent tre regroup s en classes pour faciliter la lecture et la repr sentation On distingue trois types de classifications ou regroupements de donn es Nominal par type qualitatif essences d arbres ol oducs ou gazoducs types de b timents etc e Ordinal classement ordonn impliquant la notion de taille risque d incendie lev moyen faible hi rarchie des routes principales secondaires chemins e Intervalle quanti
129. nt sur une largeur de bande tr s sp cifique Les prises de vue r p t es de la m me zone constituent une source d information unique pour les activit s de suivi et de d tection des changements L utilisation des donn es de t l d tection des fins de surveillance s accompagne d un travail long et co teux car il n cessite l adoption d une m thodologie et des fonctions de pr traitement pour apporter les corrections g om triques et radiom triques requises L imagerie satellitaire joue un r le important dans l am nagement du territoire notamment lorsqu il n existe aucune donn e de base et l chelle relativement petite s av re suffisante L utilisation des donn es satellitaires et la capacit de d tection et d identification des classes d occupation des sols par exemple d pendent des r solutions spectrale et spatiale des capteurs La r solution spatiale d termine l chelle La t l d tection permet en principe d tablir des cartes au 1 50 000e ou 1 100 000e Dans un paysage tr s urbanis une r solution spatiale de 20 m par exemple ne permet pas une diff renciation suffisante des objets dans la zone consid r e Du fait de sa r solution spatiale relativement grossi re l imagerie satellitaire produit des cartes dont les chelles ne sont pas toujours appropri es Les nouveaux syst mes haute r solution comme IKONOS offrent une r solution nettement plus fine et permettent d tablir des cartes au 1 5 000
130. o ts imputables l acquisition l exploitation et la gestion des donn es issues de diff rentes approches la n cessit de connaitre les deux dimensions peut tre illustr e par l exemple ci dessous adapt de LUND 1998 Imaginons un syst me d information qui couvre uniquement l aspect occupation des sols diff rentes dates d observation t1 t2 t3 t4 OCCUPATION ARBRES ARBRES ARBRES ARBRES DES SOLS Ch taigniers Ch taigniers Chataigniers Ch taigniers La s quence ARBRES gt ARBRES gt ARBRES gt ARBRES sugg re une interpr tation simple aucun changement sur la p riode t1 t4 consid r e Prenons la m me zone observ e par un syst me d information qui s int resse uniquement l utilisation des sols t1 t2 t3 t4 UTILISATION Vocation Vocation Vocation Vocation DES SOLS foresti re agricole agricole foresti re Bois de Production de Pacage construction ch taignes La s quence FORESTIERE gt AGRICOLE gt AGRICOLE gt FORESTIERE pourrait facilement tre interpr t e comme le signe d une d forestation entre les p riodes t1 et t2 puis d une reforestation entret3 ett4 Avec un niveau de d tail suppl mentaire la s quence Bois de construction Production de chataignes gt Pacage gt Vocation foresti re donne une image plus pr cise de l occupation des sols entre t1 et t2 il est vident que le bois de construction et la production
131. or Geographic Information and Analysis universit de Californie Santa Barbara Unit 020 http www ncgia ucsb edu giscc units u020 u020 html sorti le 23 d cembre 1998 POIRET M 1997 Groupe de travail sur Les Statistiques d utilisation des sols QUATTROCHI D SIU NGAN LAM Nina 1991 Perspectives on Integrating Multiscale Multitemporal Remote Sensing Data with Geographic Information Systems The Integration of Remote Sensing and Geographic Information Systems Compte rendu d une session sp ciale organis e l occasion de la convention annuelle Baltimore 1991 ACSM ASPRS ASPRS Bethesda Maryland USA RADERMACHER W 1988 Gedanken zu einer Basisklassifikation der Bodennutzungen ROBINSON A MORRISON J MUEHRCKE P C KIMERLING J et GUPTILL S C 1995 Elements of Cartography 6th Edition New York John Wiley and Sons Inc SABINS F F 1987 Remote Sensing Principles and Interpretation 2nd Edition W H Freeman amp Co 449 pages SIMPSON G G 1961 Principles of Animal Taxonomy Columbia University Press New York SOKAL R 1974 Classification purposes principles progress prospects dans Science vol 185 n 4197 pages 111 123 109 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols SNEATH PHA et SOKAL R 1973 Numerical taxonomy Freeman and Co STATISTICS NORWAY 2000 Land use statistics for urban settlements Rapport
132. orme de ligne sur une carte ou une photographie a rienne 49 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Les carr s ou polygones Couramment utilis s par les cologistes sur le terrain les carr s ou les polygones conviennent surtout l chantillonnage g ographique de la v g tation Contrairement aux points et aux lignes ils sont difficiles manipuler car leurs limites exactes ne sont pas toujours ais ment identifiables Les photographies a riennes aident surmonter cette difficult Plusieurs formes qui ont chacune leurs avantages et leurs inconv nients sont envisageables carr r gulier ou irr gulier avec ou sans d limitations physiques reconnaissables etc Les chantillons s lectionn s sont tudi s les variables correspondant des informations int ressantes hectares de cultures ou occupation utilisation des sols sont collect es puis assign es l ensemble de la superficie ou de l unit de r f rence Plan de sondage ou d chantillonnage Il existe plusieurs proc dures pour s lectionner les unit s d chantillonnage e chantillonnage al atoire simple chantillonnage syst matique e chantillonnage stratifi a D Figure 4 11 Exemples d unit s d chantillonnage a b points c d carr s chantillonnage al atoire a c et syst matique b d chantillonnage al atoire simple L chantillonnage al atoire es
133. ouses des r gions temp r es montagnardes ou arctiques 1 D2 Zones EO Zones avec peu EO Sol nu Zones Zones humides Zones humides 58 pas de Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols ou en eau F103 Autres zones humides F2 Eaux int rieures F20 Eaux int rieures F201 Cours d eau et plans d eau int rieurs F202 Plans d eau int rieurs utilis s pour la pisciculture F3 Eaux c ti res F30 Eaux c ti res F301 Estuaires lagunes F302 Plans d eau c tiers utilis s pour les cultures marines Du point de vue g ographique le niveau des informations statistiques fait r f rence au d coupage g ographique unit de restitution dans un syst me de r f rence statistique r gionale par exemple L unit de restitution est celle dans laquelle les donn es statistiques sont repr sent es Elles peuvent avoir plusieurs dimensions temporelles intervalles et spatiales unit s territoriales Dans ce dernier cas les donn es sont g ocod es c est dire qu elles ont une r f rence g ographique une ville ou une localit sp cifique une r gion ou un pays ou encore un groupe de pays comme l Union europ enne Il est pr vu que les informations statistiques soient harmonis es et comparables sur l ensemble de la couverture g ographique du syst me de r f rence r gionale Au niveau europ en le syst me de r f rence utilis est la nomenclature des unit s territori
134. pas toutes les zones qui devraient tre r pertori es comme urbanis es Il est g n ralement difficile d y trouver des informations g or f renc es sur les espaces verts en zone urbaine ainsi que sur les vastes superficies macadamis es mais non construites telles que certaines parties de zones industrielles les parkings et les grands ports Il est possible de pallier en partie cette insuffisance en utilisant des cartes topographiques grande chelle et des relev s de cadastre Certains registres ne sont pas toujours exploitables car le processus de g or f rencement peut chouer L alignement des registres renvoie des informations non concordantes qui peuvent s av rer extr mement on reuses lorsqu elles sont trait es manuellement La g n ralisation c est dire l extrapolation d informations partir d un site comportant un seul b timent et leur application des superficies plus vastes dont l utilisation est quasi homog ne repose sur un ensemble de crit res et de conditions pr alables qui sont toujours discutables En outre ce processus s accompagne de la perte de certaines informations 54 5 BESOINS D INFORMATIONS SPECIFICATIONS DE DONNEES 5 BESOINS D INFORMATIONS SPECIFICATIONS DE DONNEES L laboration de politiques et le processus d cisionnel reposent sur la d tention d informations Les d cisions sont d autant plus r alistes et utiles que la qualit du contenu informatif est adapt e et suffisamm
135. que de la carte topographique est compar celui tir d une classification par image satellitaire les d limitations d une terre arable extraites d une couche de donn es relatives l utilisation des sols sont compar es celles issues d une couche de donn es relatives aux zones foresti res etc C est une des tapes les plus longues de la phase d int gration Incorporation L incorporation consiste r unir plusieurs bases de donn es en une seule titre d exemple les points centraux de b timents tir s d un registre avec leurs attributs points peuvent tre int gr s aux trac s des b timents extraits d une base de donn es grande chelle par exemple un plan de la ville au 1 5 000e lignes pour cr er une nouvelle couche de donn es Surface urbanis e polygones Pour la compl ter il est possible d incorporer d autres donn es num riques sur les zones bois es avec une chelle une d finition un degr de pr cision et d exactitude particuliers en termes de fiabilit th matique et recueillies l aide d une m thode sp cifique G n ralisation Une g n ralisation g om trique et th matique est videmment indispensable une int gration pertinente de donn es dont les sp cifications et les chelles sont disparates Les proc dures de g n ralisation peuvent aussi aider pr parer les donn es pour diff rentes applications La figure 6 1 r sume ce processus
136. r guli re et elle volue dans le temps les mouvements g ologiques des plaques tectoniques sur le long terme et les mouvements g omorphologiques court et moyen termes modifient le relief Les diff rences de gravit et les mar es modifient chaque 90 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols jour le niveau de la mer d un lieu l autre parfois de plusieurs centaines de m tres Le g oide surface moyenne de la Terre prend en compte les facteurs susmentionn s Topographic Surface Geoid Surface Earth Surfaces Peter H Dana 9 1 94 Figure 8 12 Les surfaces ellipsoidale topographique et du g oide DANA 1999 Comme il a t dit pr c demment des syst mes ont t d finis dans diff rents pays pour r pondre des objectifs sp cifiques Des agences dans le monde entier utilisent divers syst mes selon l ellipsoide le mieux adapt une finalit particuli re et au pays concern L utilisation d un datum inadapt au r f rencement des coordonn es g od siques partir desquelles la carte sera tablie peut conduire des erreurs de positionnement de plusieurs centaines de m tres Le rapprochement de cartes bas es sur diff rents syst mes se solde par des distorsions des lacunes ou des chevauchements dans la couverture spatiale Les progr s technologiques r alis s dans le calcul des positionnements terrestres avec une pr cision inf r
137. raisons avec d autres syst mes Ces inconv nients traduisent le manque de compatibilit entre les syst mes de classification ou entre les classifications et les l gendes Quelle que soit l ad quation des syst mes existants leurs t ches sp cifiques ils emp chent un large public d exploiter le r sultat de ces classifications dans de nombreuses applications Le d veloppement de syst mes d information polyvalents devrait tre encourag afin de mettre un terme cette situation peu satisfaisante Un syst me d information polyvalent sur l utilisation et l occupation des sols poursuit plusieurs objectifs Les donn es extraites doivent fournir e des informations comparables extraites de donn es harmonis es e des informations g n riques exploitables dans plusieurs domaines th matiques des fins sp cifiques afin que diff rents utilisateurs puissent se r f rer la m me source d informations Les avantages d un tel syst me r sident dans ses capacit s de synergie Quand les ressources sont limit es les efforts d ploy s pour construire un syst me d information unique et harmonis sur l occupation et l utilisation des sols permettent d conomiser de l argent du temps et des ressources humaines 61 6 GESTION ET MANIPULATION DES DONNEES 6 GESTION ET MANIPULATION DES DONNEES 6 1 G n ralisation et agr gation 6 1 1 G n ralisation La g n ralisation est la r duction des d tails ou la
138. rale les volutions de l occupation et l utilisation des sols sont r parties en deux grandes cat gories la conversion et la modification STOTT A amp HAINES YOUNG R 1996 ALUN J amp CLARK J 1997 BAULIES X I amp SZEJWACH G 1997 e La conversion fait r f rence au passage de l une des classes d occupation ou d utilisation une autre exemple de la for t aux prairies et pelouses e La modification repr sente une volution l int rieur d une classe exemple d une zone de culture en sec une culture irrigu e suite des changements affectant ses attributs physiques ou fonctionnels Les informations purement relatives l occupation et l utilisation des sols prennent une dimension beaucoup plus int ressante travers l analyse l identification et la description du processus en cours Les volutions permettent de d duire certains processus qui peuvent aussi servir de simples indicateurs parmi lesquels Intensification Flux repr sentant le passage d une faible intensit d occupation ou d utilisation des sols une plus forte exemple d un milieu semi naturel une terre arable Extensification Flux repr sentant le passage d une forte intensit d occupation ou d utilisation des sols une plus faible exemple d une p ture am nag e un milieu semi naturel Boisement Flux repr sentant la plantation ou la r g n ration naturelle d arbres D boisement Flux repr sen
139. re d exemple un syst me de classification sur l utilisation des sols devrait tre li autant que possible des classifications socio conomiques puisque son domaine d tude comporte une dimension socio conomique Des passerelles doivent tre pr vues pour permettre ce type de comparaison Ind pendance vis vis des outils de collecte et de traitement des donn es En th orie le syst me de classification doit tre tabli sans tenir compte des ressources disponibles pour collecter l information Plus pr cis ment il devrait tre autant que possible ind pendant des chelles de restitution cartographique Or la pratique montre qu il est difficile d laborer un syst me totalement affranchi de la m thode d observation appliqu e Les classifications ont souvent t adapt es aux outils d observation Dans le domaine de l occupation des sols les syst mes sont con us pour exploiter des outils sp cifiques tels que la photographie a rienne ou l imagerie satellitaire Quand les outils changent le syst me de classification est incapable de s adapter et des probl mes de continuit temporelle des informations peuvent survenir Il arrive fr quemment qu il faille trouver un compromis entre les outils disponibles d une part et les besoins des utilisateurs d autre part qui les uns comme les autres voluent 22 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Exhaust
140. s etc 67 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols De nombreuses disciplines agriculture sylviculture cologie am nagement du territoire et urbanisme etc utilisent des informations sur l occupation ou l utilisation des sols qui r pondent des param tres sp cifiques selon l objectif poursuivi Il existe pratiquement autant de bases de donn es que de projets faisant appel des informations de ce type plus de 70 en Europe au niveau national ou international CROI 1999 Ces syst mes d information contiennent des donn es difficilement comparables et compatibles d o une situation de faible rentabilit L id al serait de recueillir en partant de z ro et par le biais d enqu tes sur le terrain des informations de base avec un tr s haut degr de pr cision comme il a t propos pour le syst me d information topo cartographique officiel allemand ATKIS Amtliches Topographisch Kartographisches Informationssystem En raison de son co t extr mement lev et du temps n cessaire sa r alisation les autorit s allemandes ont d cid de num riser les cartes topographiques existantes au 1 25 000e L int gration de donn es existantes provenant de sources multiples est une autre solution pour am liorer la rentabilit Le choix de la mettre en uvre pour g n rer une nouvelle base de donn es d pend fortement de la finalit et des objectifs
141. s concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Dans la mesure o les photographies a riennes grande chelle ne refl tent que de petites portions de la surface terrestre de nombreux clich s sont n cessaires pour couvrir de vastes superficies Ce proc d s av re co teux L arriv e de la nouvelle g n ration des capteurs haute r solution comme IKONOS gomment progressivement les diff rences en termes de r solutions spatiale et spectrale entre les photographies a riennes et les images satellitaires Pour l utilisateur c est l assurance de disposer de donn es de haute qualit 4 3 Sondages M thodes de sondage ar olaire Les sondages base ar olaire constituent une autre m thode d acquisition de donn es sur l occupation ou l utilisation des sols dans le secteur agricole rendements etc Contrairement aux tudes par t l d tection qui couvrent la totalit de la zone concern e le sondage base ar olaire repose sur la s lection et l observation d chantillons repr sentatifs L objectif de l chantillonnage est d aboutir une g n ralisation pertinente sans tudier l int gralit de la zone en question La m thode de sondage ar olaire remplit un objectif sp cifique d terminer un ensemble de variables tudier et elle est couramment employ e pour les statistiques agricoles exemple FAO 1996 FAO 1998 COTTER amp NEALON 1987 4 3 1 Principes
142. s pas l unit de restitution niveau national par exemple 8 4 chelle Lors des d bats interdisciplinaires entre experts la notion d chelle peut parfois pr ter confusion en raison des diff rents concepts qu elle recouvre En principe les statisticiens utilisent ce terme pour d signer le niveau du syst me de r f rence r gionale Les cologistes parlent d chelle spatiale pour d crire deux caract ristiques de la collecte des donn es d une part la granulation qui correspond la r solution spatiale ou g om trique la plus fine de la collecte et d autre part la port e qui renvoie la taille de la zone d tude ou la couverture g ographique du syst me de r f rence r gionale du statisticien Les adjectifs petit et grand peuvent aussi tre l origine de malentendus Dans l acception courante une application grande chelle fait r f rence un projet couvrant une vaste superficie et 96 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols l inverse une analyse petite chelle porte sur une surface r duite L chelle est d finie comme suit en cartographie L chelle est la relation bas e sur une r duction lin aire entre une carte et la r alit Pour calculer l loignement entre deux points dans le monde r el la distance mesur e sur la carte doit tre multipli e par le facteur d chelle par exemple une chelle au 1
143. sid r s comme des stocks et non comme des flux ces derniers sont mesur s en comparant deux stocks La coh rence temporelle repose sur ce principe Toutefois les zones o des changements sont intervenus sur une courte p riode doivent faire l objet d une attention particuli re ce titre la nomenclature de la Commission conomique pour l Europe des Nations Unies CEE NU est un mauvais exemple puisqu la cat gorie 3 9 4 Terrains destin s la construction correspond la d finition terrains d sign s dans les plans publics d occupation des sols comme des terrains constructibles mais dont les travaux de construction n ont pas encore d marr Le sens en est discutable la construction n a t elle pas commenc ou bien les donn es n ont elles pas t mises jour depuis plusieurs ann es Compatibilit avec les syst mes de classification existants Un syst me de classification rev t un int r t inestimable pour la compilation des statistiques internationales ou mondiales sur l occupation ou l utilisation des sols La cr ation d un tel syst me vocation g n rale se justifie uniquement s il garantit un assez haut degr de compatibilit avec les syst mes d information d j en place Il faut donc veiller avant tout ce qu il soit aussi compatible que possible avec les principaux syst mes existants afin de pouvoir tirer des conclusions pertinentes partir des donn es issues de diverses sources fiables tit
144. simplification de la r alit En CARTOGRAPHIE la g n ralisation porte sur les caract ristiques g om triques et th matiques du contenu cartographique Les cartes sont des repr sentations de la r alit et ce titre elles ne peuvent contenir tous les d tails au risque sinon de perdre en lisibilit Le processus de g n ralisation comprend les phases de simplification s lection et classification Simplification Tous les l ments poss dent trois dimensions intrins ques longueur largeur et hauteur Les cartes sur papier sont bidimensionnelles la hauteur z tant perdue Les l ments g ographiques peuvent tre simplifi s comme suit Surface 2D Les polygones peuvent tre remplis pour les distinguer des lignes ex les lacs Ligne 1D Les arcs peuvent tre orn s de motifs pour les distinguer des d limitations ex les routes Point 00 Symboles ponctuels ex les points de rep re L une des m thodes de simplification est la R DUCTION au fur et mesure que l chelle est r duite du 1 50 000e au 1 500 000e par exemple les l ments perdent de leur pr cision Surfaces Lignes ex les rivi res les routes pr sent es grande chelle comme des superficies symbolis es par deux lignes sont r duites une seule ligne Surfaces Points ex les contours des villes sont r duits un point Lignes gt Points ex les ponts Le niveau de d tail des lignes et des surfaces ai
145. st mes de classification existants les l ments de base qui tabliront les cat gories principales Elle implique le regroupement des nomenclatures en vigueur dans les domaines consid r s leur confrontation et leur analyse afin de r pondre aux besoins des utilisateurs Les nomenclatures sont compar es en partant du principe que les agr gats importants peuvent tre communs plusieurs utilisateurs ou approches Les agr gats g n raux accept s normalement dans diverses nomenclatures constituent la base noyau et les articles qui peuvent tre associ s plusieurs agr gats selon les nomenclatures sont les l ments p riph riques limites titre d exemple les p tures temporaires et artificielles seraient class es dans la cat gorie terres arables dans les nomenclatures agricoles mais appartiendraient d autres cat gories selon d autres utilisateurs POIRET 1997 Le nombre de nomenclatures prises en compte doit tre limit en effet le nombre de noyaux identifi s est inversement proportionnel celui des classifications puisque la probabilit de d couvrir des objets n appartenant pas au noyau augmente avec la multiplication des perspectives L intersection syst matique des nomenclatures constitue une approche similaire RADERMACHER 1988 propose une intersection syst matique de deux nomenclatures de base relatives respectivement l occupation et l utilisation des sols Le r sultat est une table dans laq
146. stiques techniques et optiques de l appareil longueur focale taille de champ et de l altitude de la plate forme L chelle des photographies a riennes va du 1 60 000e petite au 1 1 000e grande a Conditions during exposure Coverage of Endlap single photo bb Stereoscopic overlap area Nadir line ground trace of aircraft d Edge variations caused by b Resulting photography fliaht line drift Figure 4 8 Couverture sur une bande photographique LILLESAND amp KIEFER 1994 Une photographie peut tre pr sent e et affich e au format num rique par simple balayage en divisant l image en petits morceaux de taille et de forme gales que nous nommons pixels La luminosit de chaque pixel est repr sent e par une valeur num rique Bien que les cartes comme les photographies a riennes correspondent une vue d en haut elles ne doivent pas tre confondues Les premi res sont des repr sentations orthogonales de la surface terrestre c est dire qu elles sont exactes sur le plan directionnel et g om trique Les secondes en revanche pr sentent une forte distorsion radiale La topographie est d form e et tant que les distorsions n ont pas t corrig es les mesures faites partir d une prise de vue ne sont pas fiables 45 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols En principe des bandes de terrain sont survol es ave
147. t la m thode la plus simple de s lection des unit s observer Un chantillon al atoire simple est s lectionn par un processus qui donne tout chantillon la m me chance de s lection sondage probabiliste Les figures ci dessus illustrent la subdivision d une zone en unit s d chantillonnage mailles partir desquelles un chantillon est extrait et tudi 50 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols chantillonnage syst matique L chantillonnage syst matique est une m thode dans laquelle seule la premi re unit fait l objet d une s lection al atoire ou d termin e par des conditions sp cifiques Les suivantes sont extraites intervalles r guliers chantillonnage stratifi L chantillonnage stratifi est une m thode plus avanc e de s lection des chantillons Elle est particuli rement utile si les ph nom nes tudi s sont r partis d une mani re irr guli re ou si la zone concern e est tr s h t rog ne La zone d tude est divis e en plusieurs sous zones pr d finies strates qui pr sentent une homog n it au regard de la distribution spatiale des caract ristiques et des attributs pertinents Des chantillons ind pendants sont s lectionn s dans chaque strate soit au hasard soit sur un mode syst matique La plupart des sondages base ar olaire op rationnels font appel la stratification afin d augmenter la pr c
148. tant l abattage des arbres D veloppement Flux impliquant la transformation d un espace ouvert en un milieu vocation urbaine industrielle ou de transport R habilitation Flux impliquant la cr ation d un espace ouvert dans des zones pr c demment d velopp es exemple r habilitation d une exploitation mini re La classification de ces processus peut tre encore affin e en fonction de leur volution conversion ou modification leur amplitude port e du changement et de leur rythme vitesse d volution 15 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Notez que la valeur ajout e des volutions de l occupation et l utilisation des sols ainsi que l acquisition des processus et indicateurs sous jacents d pendent surtout des caract ristiques th matiques et spatiales associ es ces informations Nous avons indiqu que les donn es sur l occupation et l utilisation des sols fournissaient en g n ral des informations quantitatives classes d occupation utilisation estimations de la superficie Des pr cisions concernant les caract ristiques qualitatives pratique agricole valeur cologique etc sont n cessaires pour bien d crire les processus en action Cette approche comprend galement l analyse des l ments moteurs qui sous tendent les volutions de l occupation et l utilisation des sols tels que les forces conomiques politiques sociales et
149. tatif par taille populations des villes pluviom trie exprim en valeur totale en ratios densit s ou pourcentages 6 1 2 Agr gation En STATISTIQUE la g n ralisation ou la perte de d tail est implicite dans le processus d agr gation Deux aspects doivent tre pris en compte e La dimension th matique par exemple combiner plusieurs variables dans un agr gat ou un indicateur 7 compression de l information ou ajouter les chiffres sur l occupation des sols correspondant diff rents niveaux d une classification jusqu un niveau sup rieur exemple des 44 classes CORINE Land Cover du 3 niveau jusqu aux 15 classes du 2 niveau La dimension spatiale ajouter ou faire la moyenne des chiffres associ s de petites unit s de restitution jusqu atteindre des superficies plus importantes niveaux sup rieurs du syst me de r f rence r gionale sans en modifier la signification Les donn es de recensement font en principe l objet d une agr gation spatiale pour garantir la confidentialit des statistiques Il convient d op rer une distinction majeure dans l utilisation des cartes en statistique e Cartographie th matique ou statistique Les statistiques sont pr sent es sur des cartes g n ralis es format num rique ou analogique Les l ments s lectionn s essentiellement les d limitations des r gions de r f rence et la toponymie sont suffisants Cela ne signifie pas que
150. te chelle Les cartes topographiques de base moyenne chelle 1 10 000e 1 300 0006 peuvent tre r alis es partir de clich s a riens gr ce des techniques de photogramm trie et de photo interpr tation La g n ralisation est la r duction des d tails ou la simplification de la r alit Il s agit d une technique de traitement cartographique destin e r duire le volume d information pr sent e sur une carte en fonction des contraintes physiques impos es par le format du papier et de l chelle choisie Le m me concept est appliqu aux cartes th matiques La cartographie d une population par exemple peut tre r alis e partir d une carte topographique de base ou d riv e Une carte g n ralis e de la v g tation est une carte d riv e voir les exemples des figures 8 6 Carte de la population de Hanovre 8 8 Carte de la population niveau NUTS et 8 7 Carte de la v g tation africaine 8 1 5 Cat gorisation des cartes selon leur chelle Les cartes peuvent tre class es selon leur chelle Les principales cat gories d chelle sont les suivantes Grande chelle gt 1 10 000e Moyenne chelle 1 10 000e au 1 300 000e Petite chelle 1 300 000e n y a en fait aucune limite fix e 84 8 1 6 Exemples _nvex Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols Figure 8 1 Carte topographique au 1 200 000e Feuille CC
151. tifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 9a 9 Tel EE EE malt sae ES 77 712 EVALUATION DEL EXACTITUDE cic dotes rotto aU ite loe apnea eh dud ae Re 78 D FINITIONS TECHNIQUES DE BASE seems 81 8 174 GE 83 8 1 1 Cat gorisation des cartes sise 83 8 1 2 Cat gorisation des cartes selon leur contenu 83 8 1 3 Cat gorisation des cartes selon leur origine ss 84 8 1 4 Cat gorisation des cartes selon leur processus d laboration 84 8 1 5 Cat gorisation des cartes selon leur chelle ss 84 8 1 6 Exemples shui ob a EU d e db b EE 85 8 25 CARTES EESTATISTIQUES ere qi tee ir OU nt re RO UPON RE RO M 87 8 2 1 Cartosraphie statistig e Gr depen 87 8 2 2 Cartes ou donn es g ographiques utilis es comme source statistique 88 8 3 SYST ME DE R F RENCE G OD SIQUE ET SYST ME DE R F RENCE R GIONALE sin 90 8 3 1 Syst me de r f rence g od sique sse eene 90 8 3 2 Syst mes de r ferencevegionale ien tbe reden dE 95 Ed EE 96 UNIT S sde St EE 98 8 5 1 Unit s des cartes g ographiques siennes 98 8 5 2 Unit cartograpligie ae 98 8 5 3 D limitation minimale lisible ss 98 8 5 4 United observaliona su os eee le ANTE eee leto ees 99 8 5 5 Unit de restitutione
152. ts sont visibles ont une r solution grossi re ou basse Les images r solution fine ou lev e permettent l identification d l ments de plus petites dimensions Les satellites commerciaux ont une r solution qui varie de quelques m tres plusieurs kilom tres Figure 4 5 Images satellites de Berlin Allemagne diff rentes r solutions spatiales en haut gauche MSS 80 m en haut droite TM 30 m en bas gauche SPOT multispectral 20 m en bas droite SPOT panchromatique 10 m ALBERTS 1991 La r solution spatiale a des implications importantes pour l identification des objets en surface l chelle de l analyse la pr cision et la pertinence de la localisation Plus la r solution est fine plus les formes des objets sont pr cises et compl tes et plus il est possible de les identifier partir de leur forme et de d terminer avec pr cision leur emplacement et leur tendue voir la figure 4 5 Pour pouvoir diff rencier un l ment de la surface observ e l l ment en question doit tre de dimension gale ou sup rieure au pixel S il est plus petit il ne sera g n ralement pas diff renci puisque c est l nergie moyenne des l ments du pixel qui sera capt e Cependant dans certaines conditions un l ment plus petit peut tre d tect si sa r flexion domine celle des autres l ments pr sents dans le pixel La r solution spatiale des donn es doit tre compatibl
153. ude utilisateur 96 correspond au nombre de points correctement classifi s par rapport au nombre total de points classifi s pour un type d occupation sp cifique elle prend galement en compte les erreurs de classification sur la carte afin de permettre une meilleure valuation de la qualit de la classification L exactitude globale peut tre valu e d une part partir d une moyenne des exactitudes fournisseur et utilisateur et d autre part partir du coefficient de Kappa une statistique qui mesure l accord hors probabilit entre deux cartes le r sultat d une classification et la carte de base par exemple Centre canadien de t l d tection Glossaire 79 8 DEFINITIONS TECHNIQUES DE BASE 8 DEFINITIONS TECHNIQUES DE BASE 8 1 Cartes Une carte est une repr sentation graphique bidimensionnelle des caract ristiques physiques naturelles et ou artificielles ou les deux de tout ou partie de la surface terrestre au moyen de signes et de symboles ou de photographies une chelle et dans un syst me de projection d finis avec indication du mode d orientation DRURY 1998 Les d finitions des cartes g ographiques incluent presque toujours le terme de repr sentation 1 a repr sentation sur un plan de tout ou partie d une superficie 1 b repr sentation de tout ou partie de la sph re c leste 2 repr sentation qui voque clairement une carte 8 1 1 Cat gorisation des cartes Les cartes
154. uelle 9 occupations et 14 utilisations des sols ont fait l objet d un croisement syst matique g n rant 126 classes dont 75 taient vides des classes sans fondement telle que eau utilis e des fins Sylvicoles Sur les 51 classes restantes 9 groupes ont t retenus des fins sp cifiques principalement cologiques parmi lesquels 3 classes avaient purement trait l occupation des sols aspect jug fondamental pour les surfaces bois es d autres zones naturelles et les surfaces humides ind pendamment de leur utilisation Les six autres associent occupation et utilisation ou renvoient une autre dimension par exemple la cat gorie Zones sans objet cologique Approches syst matiques avec classificateurs Plut t qu un syst me universel de classification pour l occupation et l utilisation des sols l important est de d velopper des outils simplifiant le lien entre les syst mes ces outils devraient tre autant que possible affranchis des diverses contraintes li es l tablissement des nomenclatures et ce domaine sp cifique Ce pourrait tre un syst me combin utilis comme base commune un simple ensemble de caract ristiques n cessaires la description des objets Celles ci une fois identifi es et sp cifi es de mani re uniforme pourraient tre agenc es pour d finir les objets et les groupes d objets dans tous les syst mes 27 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d informatio
155. ui veut dire que les r sultats peuvent varier d une personne l autre L analyse num rique puisqu elle est bas e sur la manipulation de nombres par un ordinateur est plus objective et fournit des r sultats reproductibles Cependant la pr cision des r sultats provenant de traitements num riques peut tre difficile puisqu elle doit tre valid e par les analystes Rappelons que les analyses visuelles et num riques de l imagerie de t l d tection ne s excluent pas mutuellement Les deux m thodes ont chacune leurs m rites et c est en combinant les deux que se font la plupart des analyses La d cision finale quant l importance et l utilit de l information extraite la fin du processus d analyse revient toujours aux analystes 4 1 7 Avantages et inconv nients de l imagerie de t l d tection Il ne fait aucun doute que la t l d tection contribue une meilleure compr hension des processus la surface de la Terre Les donn es de t l d tection permettent d avoir une vue synoptique de vastes superficies La position la r partition et les relations spatiales des l ments de la surface terrestre sont mises en vidence Les relations spatiales peuvent ainsi tre analys es Les capteurs couvrent une plus large portion du spectre que l oeil humain permettant ainsi la d tection et l identification des caract ristiques environnementales de la surface terrestre ou de l atmosph re en particulier quand ils porte
156. un SIG est e un syst me permettant l acquisition le stockage la manipulation et la diffusion d informations g ographiques une classe de logiciel Un exemple pratique de SIG combine logiciel mat riel donn es utilisateur etc pour r soudre un probl me tayer une d cision contribuer l laboration d un plan Le SIG int gre les donn es sur la base de leurs r f rences g ographiques Les informations provenant de diff rentes sources peuvent d crire la m me zone et leur int gration prend alors en compte la dimension g ographique Principaux probl mes e comprendre la signification des donn es s mantique e tablir une correspondance entre des contenus similaires syst me de classification e choisir des techniques de traitement ad quates L int gration des donn es doit tre envisag e dans le cadre du syst me d information en l occurrence un syst me sur l occupation et l utilisation des sols Celui ci repose en principe sur les l ments suivants La classification organiser les groupes d objets classes dans une structure essentiellement hi rarchique qui d finit leurs relations les uns par rapport aux autres e La nomenclature attribuer des noms et donner des descriptions d taill es des propri t s associ es aux types d occupation et d utilisation des sols afin de permettre l identification de chaque entit parcelle biotope b timent dans les groupes d objets classes
157. us peuvent tre associ es g ocod es l adresse postale grande pr cision ou au bloc 102 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols statistique agr gation spatiale Il n y a pas de g or f rencement au sens strict attribution de coordonn es g ographiques puisque les donn es peuvent tre enregistr es dans des tables avec les adresses ou les codes des districts de recensement Les informations requises pour g or f rencer le pixel correspondent aux coordonn es g ographiques des limites des unit s de r f rence degr s minutes secondes ou m tres utilisant un syst me de coordonn es d fini Le g or f rencement permet de cr er des donn es topologiques qui refl tent les relations de voisinage entre les r gions de r f rence cette approche est cruciale dans certains types d analyse spatiale Dans le cas d un sondage base ar olaire les informations recueillies sur une partie de la zone sont repr sentatives de l ensemble et assign es g ocod es toute la superficie S il est n cessaire de g ocoder les statistiques avec plus de pr cision un niveau inf rieur du syst me de r f rence r gionale un chantillon repr sentatif doit tre d fini selon la taille en termes de superficie et le nombre des unit s de r f rence aux diff rents niveaux de ce syst me Le mode d chantillonnage d termine l unit de restitution spatial
158. x le troisi me comme facultatif Le premier niveau s int resse l occupation des sols et les deux autres aux aspects fonctionnels Cette nomenclature est assez bien adapt e aux climats temp r s et nordiques mais s av re extr mement difficile utiliser pour d crire les paysages de l Europe du Sud titre d exemple la cat gorie 5 espace ouvert sec couverture v g tale sp ciale se subdivise en 4 sous cat gories Landes Toundra s che P turages et Autres Ce d coupage ne permet pas de classer de fa on pertinente les paysages m diterran ens rang s dans la sous cat gorie Autres Pour inclure certains types de paysages savane chapparal prairies il est n cessaire de diviser la cat gorie Autres sur un quatri me niveau d o un d s quilibre entre les cat gories ce niveau ou de restructurer toute la cat gorie Analyse discriminante L analyse discriminante une autre approche envisageable cherche optimiser la s paration des classes d finies a priori et minimiser la variance au sein des classes gr ce l utilisation de variables descriptives Elle permet d affecter des objets individuels des classes mais requiert des donn es num riques 26 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 3 3 2 Les syst mes non hi rarchiques Noyaux l mentaires et intersection syst matique Cette m thode empirique vise extraire des diff rents sy
159. yenne 0 96 Tableau 7 1 Exemple d valuation de la qualit g om trique erreur quadratique moyenne de diff rents points de contr le au sol GEOIMAGE 1995 Vous pouvez galement valuer l exactitude th matique en s lectionnant des points de test ou pixels et en comparant l attribut d occupation ou d utilisation des sols avec la m me information tir e d une enqu te sur le terrain ou par photo interpr tation d autres sources disponibles clich s a riens cartes existantes etc La matrice de confusion obtenue identifie les erreurs par commission et omission ainsi que l exactitude des donn es au niveau fournisseur et utilisateur pour chaque classe Le tableau suivant en pr sente un exemple fictif 78 Manuel des concepts relatifs aux syst mes d information sur l occupation et l utilisation des sols 1 2 Type4 5 Type6 Type Type8 Type9 10 11 Total Erreurs Exactitude parcom utilisateur mission 96 Type 1 96 3 2 93 7 Type 3 80 Type 4 Type 5 Type 6 Type 7 Type 8 Type 9 Type 10 Type 11 Total Erreurs par omission Exactitude fournis seur 96 Tableau 7 2 Matrice de confusion Types d occupation des sols exemple fictif L exactitude fournisseur 96 correspond au nombre de points correctement classifi s sur l image ou la carte par rapport au nombre total de points de contr le au sol pour le type d occupation en question L exactit

d`information sur l`occupation et l`utilisationdes sols

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