Analyse Multi-Echelles d'Images Multi-Spectrales en Milieu Récifal Corallien
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| Cédric RION, a effectué un stage de 6 mois au sein de la Jeune Equipe. Son travail a porté sur l’étude comparative d’images multi-échelles et multi-spectrales sur une zone précise du lagon de l’île de Moorea. Le jeu de données utilisé est riche de 5 capteurs : d’une part, LANDSAT, SPOT et MASTER présentant des résolutions au sol de 20 à 30 mètres ; d’autre part, CASI et photo aérienne avec des résolutions au sol de l’ordre du mètre. Les domaines spectraux de tous ces capteurs allant de 3 canaux classiques dans le domaine du visible à une dizaine de canaux allant jusqu’au proche infrarouge. Différents algorithmes de classification ont été testés tant sur un schéma de classification comportant 8 classes que sur un autre schéma comportant 11 classes. Un important travail de terrain a été effectué en collaboration avec les biologistes de la Jeune Equipe. |
Comparaison de Capteurs pour la Cartographie de Récifs Coralliens
Les résultats obtenus sur l’île de Moorea et avec les 5 capteurs cités précédemment demandaient à être complétés d’une part par l’étude d’une autre zone géographique et d’autre part par l’utilisation de capteurs de résolutions intermédiaires. Nous avons donc mené à bien une nouvelle étude sur une zone située aux environs de la passe de « Taapuna » sur la côte Ouest de l’île de Tahiti et avons utilisé deux nouveaux capteurs : IKONOS (3 bandes spectrales, résolution au sol de 4 mètre) et ASTER (3 bandes spectrales, résolution au sol de 15 mètres). Cette nouvelle étude a fait l’objet d’un article soumis en Janvier 2002 et publié au premier semestre 2003 au « Canadian Journal of Remote Sensing » dont on peut trouver ci-dessous le titre et le résumé.
| “A comparison of Landsat ETM+, SPOT HRV, Ikonos, ASTER and airborne MASTER data for coral reef habitat mapping in South Pacific islands” Patrick Capolsini, Serge Andréfouët, Cédric Rion, Claude Payri |
| Résumé : Les capteurs satellites Landsat 7/ETM+, ASTER, SPOT-HRV et Ikonos ainsi que le capteur aéroporté MASTER (instrument de simulation de MODIS-ASTER) sont comparés pour la cartographie des habitats coralliens des récifs du Pacifique Sud. Cet ensemble unique de données permet de discuter de l’influence respective de la résolution spatiale (de 4 mètres pour Ikonos à 30 mètres pour LANDSAT 7/ETM+), de la résolution spectrale (2 bandes visibles pour SPOT-HRV à 5 bandes visibles pour MASTER) ainsi que du niveau de numérisation des données (entre 8 et 16 bits). Notre étude porte sur deux récifs des îles de Tahiti et Moorea, deux îles volcaniques de Polynésie française. Sur l’ensemble du lagon et des récifs barrière et frangeant, six niveaux de complexité d’habitats ont été définis (avec respectivement 3, 4, 5, 7, 9 et 13 classes). Les résultats de classification (algorithme du maximum de vraisemblance), pour la cartographie de zones avec une complexité d’habitats réduite à modérée, montrent que Landsat 7/ETM+ supporte très bien la comparaison avec des capteurs ayant une meilleure résolution spatiale (Ikonos) ou spectrale (MASTER). Notre conclusion est sans surprise : la résolution spatiale est primordiale pour la cartographie à hauts niveaux de complexité. Par ailleurs, le niveau de numérisation et la résolution spectrale sont des facteurs critiques pour des classifications à niveau de complexité faible ou moyen. |
Comparaison d'algorithmes de Classification pour la Cartographie de Récifs Coralliens
La précédente étude comparative de inter capteurs sur le milieu récifal nous a amené à conduire un grand nombre de classifications sur les habitats rencontrés dans les lagons d’îles hautes.
Nous avons souhaité étudier plus avant la sensibilité des résultats en fonction de l’algorithme de classification utilisé. Une première comparaison de quatre algorithmes de classification supervisée (Minimum de distance, parallélépipède, maximum de vraisemblance, distance de mahanalobis), a donc été conduite et les résultats ont fait l’objet d’une présentation orale sous forme de poster lors du dernier congrès international avec comité de lecture intitulé IEEE International Geoscience And Remote Sensing Symposium (IGARSS 2003) à Toulouse (France) en Juillet 2003.
La comparaison de ces quatre premiers algorithmes demande à être étendue aux deux algorithmes suivants : par réseaux de neurones et logique floue. Nous nous y emploierons certainement dans les mois qui viennent.
| A comparison of classification algorithms for coral reef habitat mapping in South Pacific islands. Patrick Capolsini, Benoît Stoll, Serge Andréfouët |
| Abstract : During the last decade, interesting comparisons of the performances of classification of satellite and airborne data (SPOT-XS, SPOT-HRV, SPOT-Pan, Landsat TM, Landsat ETM+, Ikonos, CASI, MASTER, aerial photography) have been achieved for coral reef habitat mapping in the Caribbean and more recently in south Pacific reefs. These studies aimed to compare and discuss the respective performances of sensors having very different spatial and spectral resolutions. The Maximum Likelihood statistical classifier is mostly and sometimes only used. Accuracy results seem very dependent of the classification algorithm used with differences up to 20 percents for standard accuracy coefficients like Overall accuracy or Tau coefficient. Taking advantage of both a unique set of data and a previous inter-sensor comparison experience over South Pacific reefs, the present study aims to compare different classification algorithms and discuss their respective advantages. We use historical SPOT-HRV data and recent acquisition from the Landsat 7/ETM+, ASTER and Ikonos satellites and the airborne MASTER (MODIS-ASTER simulator). We focus on the reef systems of Tahiti Island and extend the results to Moorea Island, two volcanic islands of French Polynesia. The visible wavebands of each sensor are classified independently after a first-order atmospheric correction. Different levels of habitat complexity are defined to map complex zones including lagoon, barrier and fringing structures. Four classifiers (Maximum Likelihood, Mahanalobis distance, Parallelepiped and Minimum Distance) are used to map the study zones according to our six levels of habitat complexity. Accuracies (Overall accuracy and Tau coefficient) of classification algorithms are presented and discussed for all levels of mapping complexity and all sensors. Key words: Coral reefs, classification, Maximum likelihood, Mahanalobis distance, Parallelepiped, Minimum Distance |
Exemple: Carte Thématique du Récif Corallien
Voici un exemple tiré d'une étude sur le récif de Taapuna (Tahiti), il s'agit d'une classification thématique du récif corallien sur image Ikonos. La classification s'est faite sur 3,4,5,7 classes comme indiqué dans la légende.
