Evolution de la surface côtière à partir des images satellites

Dans le cadre du projet Space for Shore du programme Coastal Erosion lancé par l’Agence Spatiale Européenne, des caractéristiques physiques du littoral sont extraites par des procédés innovants depuis des images satellites de haute résolution. Ces informations spatialisées ont pour vocation d’aider les chercheurs dans leurs études et les aménageurs et décideurs dans la gestion du littoral, car elles ouvrent la voie vers un suivi haute fréquence des points côtiers sensibles et vers une meilleure connaissance des tendances d’évolution.

Parmi les zones géographiques retenues dans ce projet, le littoral méditerranéen, en région Provence Alpes Côte d’Azur, occupe une place importante, avec l’ensemble du delta du Rhône (Camargue), un lot de données approfondies extraites sur les secteurs de la Lagune de Véran et de l’embouchure du Grand Rhône, la Baie des Lecques, le Golfe de Fréjus, et Juan-les-Pins.

L’évolution de la position du trait de côte est statistiquement calculée entre deux dates pour lesquelles la position du trait de côte est dérivée de la limite supérieure de l’excursion spatiale des lignes d’eau extraites automatiquement sur plusieurs images satellites Sentinel-2 proches dans le temps (2-3 mois de période d’acquisition). La méthode de détection des lignes d’eau est basée sur les travaux de Vos K. et al [1], par le biais d’une classification et de l’indice NDWI2. L’évolution annuelle de la position du trait de côte est calculée tous les 20 m le long du littoral.

Les étapes principales sont les suivantes :

  • Géoréférencement relatif des images entre elles ;

  • Création d’une image composite en empilant un sous-ensemble des bandes spectrales originales et certains indices (végétation, eau et sol),

  • Utilisation du classificateur de forêt aléatoire [2] ;

  • Utilisation de l’’indice NDWI2 et seuillage entre le pixel de sable et le pixel d’eau,

  • Utilisation de l’algorithme ‘Marching Square’ pour construire automatiquement la courbe rejoignant les pixels du seuil défini.

  • Conversion des lignes vectorielles correspondant aux traits de côtes en surfaces vectorielles (polygonisation),

  • Calcul statistique en [m²] et cartographie des surfaces gagnées et perdues d’une date à la suivante.

[1]: Vos K., Splinter K.D., Harley M.D., Simmons J.A., Turner I.L. (2019). CoastSat: a Google Earth Engine-enabled Python toolkit to extract shorelines from publicly available satellite imagery. Environmental Modelling and Software. 122, 104528.

[2] Breiman, L. (2001). Random forests. Machine Learning, 45, 1, 5-32, 10.1023/A:1010933404324

L’ensemble des données ont été validées par F. Sabatier (Aix-Marseille Univ. – CEREGE), référent expert.

Pour distinguer les territoires concernés :

  • Les fichiers avec le préfixe STR concernent le secteur St Raphaël – Fréjus dans le Var

  • Les fichiers avec le préfixe CAM concernent la Camargue dans les Bouches du Rhône et le Gard.

Obligation de citation : Produit numérique i-Sea 2020, projet financé par ESA Coastal Erosion

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