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Développement d'une approche de classification orientée objet pour une meilleure caractérisation de la glace d'une rivière de taille moyenne à l'aide des images du satellite RADARSAT-1 et d'un système d'information géographique: cas de la rivière Saint-François, Québec.

El Battay, Ali (2006). Développement d'une approche de classification orientée objet pour une meilleure caractérisation de la glace d'une rivière de taille moyenne à l'aide des images du satellite RADARSAT-1 et d'un système d'information géographique: cas de la rivière Saint-François, Québec. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 330 p.

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Résumé

La glace de rivière est un phénomène récurrent et caractéristique de la majorité des rivières du Canada. Sa présence affecte le régime d'écoulement et peut influencer ainsi le niveau d'eau, la structure des berges et le transport des sédiments. Sans aucun doute, ces changements perturbent l'équilibre de l'écosystème en place. En plus, la glace de rivière est aussi réputée comme cause principale d'inondations hivernales dues aux embâcles, de perturbations à la navigation et à la production d'hydroélectricité. Dans cette perspective, une bonne caractérisation du couvert de glace de rivière est un atout considérable. Nous avons été les premiers à adopter l'approche dite, orientée objet, pour la caractérisation de la glace de rivière. Cette approche repose sur l'objet comme unité de base de classification, elle se distingue des méthodes de classification conventionnelles par sa prise en considération de la topologie et les relations sémantiques des objets. Une méthode de segmentation en objets des images RADARSAT-l a alors été développée. L'objectif était d'avoir des objets représentatifs des différents phénomènes de glace observés à diverses échelles spatiales, tout en préservant la représentativité des relations géométriques et sémantiques des objets. La zone d'étude est le tronçon de la rivière Saint-François reliant la ville de Windsor à celle de Drummondville (Qc). Ce site est connu par la présence de problèmes dus à la glace de rivière, une morphologie variable. De plus, une banque de données historiques sur la glace est disponible. Un total de 19 images RADARS A T -1 mode fin ont été acquises au cours de trois hivers et plusieurs campagnes d'observations de terrain ont été menées. Un système d'information géographique (SIG) a été monté pour fournir les couches d'information contextuelles des images RADARSAT. Largeur, sinuosité et profondeur du chenal sont des exemples de couches matricielles calculées et présentées par le SIG. Des couches thématiques telles que rives, grandes et petites îles et zones de rapides ont aussi été intégrées dans le SIG. Afin de comprendre les liens qui existent entre l'information contenue dans les images RADARSA T -1 et celle présente dans le SIG, nous avons réalisé une analyse qualitative et une quantitative. L'analyse qualitative a mis en évidence les liens entre (1) la théorie de la glace de rivière et du signal radar, (2) le contexte morphologique établi dans le SIG et (3) les observations terrain et historiques disponibles pour le site d'étude. Aussi, par rapport à l'utilisation unique des caractéristiques de l'image RADARSAT-l, l'analyse quantitative a confirmé l'apport des caractéristiques morphologiques de la rivière et ceux liées à la forme des l'objet dans l'amélioration de la classification. L'information extraite à partir de ces deux analyses a été exprimée sous forme de règles logiques de décision dans l'approche de classification. Ces règles sont synthétisées dans une structure appelée Structure Hiérarchique de la Classification orientée objet. Élément essentiel de la classification orientée objet, la structure hiérarchique que nous avons définie est flexible quant à son montage et facilement transférable d'une image à une autre. En somme, nous avons démontré que la classification orientée objet est appropriée pour la caractérisation de la glace de rivière. L'approche développée a permis (1) de bâtir une connaissance sur les processus de glace de rivière (2) de ressortir des informations sur ce que le couvert de glace représente, en plus de celles relatives à sa nature et (3) de transférer cette expertise directement à la machine, et ainsi augmenter l'intelligence, la capacité et l'autonomie du système. Les résultats obtenus lors de cette recherche sont très prometteurs. Désormais, en utilisant les images RADARSAT-l mode fin nous sommes capables d'aller chercher automatiquement les caractéristiques des phénomènes que le couvert de glace représente (ex. localiser une zone d'embâcle et évaluer son risque). L'objectif principal et les objectifs spécifiques fixés pour cette étude ont donc été atteints. Nous avons ainsi ouvert la voie à d'autres études sur la glace de rivière (modélisation du signal rétrodiffusé par la glace, perfectionnement du SIG, évaluation de la précision des classifications, apport de la polarimétrie RSO) et à des applications dans des cas d'urgence.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Bernier, Monique
Co-directeurs de mémoire/thèse: Ouarda, Taha B.M.J.
Mots-clés libres: couvert de glace; satellite; SIG; RADARSAT; télédétection; hydrologie
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 22 juin 2012 17:25
Dernière modification: 17 mars 2016 17:48
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/425

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