[2020-2018] CES THEIA / « CES THEIA Artificialisation-Urbanisation »

Porteurs du projet :
Anne Puissant et Sébastien Gadal

CES THEIA [2018-2020]

ContratContrats de R&D avec des industriels
Accords cadre CNES/CNRS (appel à projets)
Co-contractantCNES

Contrats de recherche financés

CES THEIA Artificialisation-Urbanisation

Programme de recherche porté par Anne Puissant (Université de Strasbourg, UMR 7362 LIVE) et co-porté par Sébastien Gadal (Aix-Marseille Université, UMR 7300 ESPACE)

Objectifs du projet


Le CES « Artificialisation – Urbanisation » du Pôle THEIA s’est donné pour objectif (i) de développer l’usage des outils, méthodes et données de télédétection appliqués à cette problématique, et (ii) de valoriser et qualifier les informations et favoriser leur appropriation par les usagers. Du point de vue applicatif, les enjeux sont d’assurer une connaissance de la consommation des surfaces artificialisées pour la gestion des territoires, notamment :

  • Par la production d’une cartographie nationale historique et actualisée des espaces artificialisés
  • Par la production régulière d’une cartographie détaillées de ces surfaces grises’ artificialisées (multi-classes) mais aussi des surfaces ‘vertes’ dans les zones urbaines ;
  • Par la production régulière d’indicateurs spatiaux « qualifiés » (calculs d’incertitudes).
  • Du point de vue scientifique, les enjeux de ce CES sont :
  • De développer des méthodes complètement automatiques permettant d’exploiter les données historiques mais aussi en temps court les flux massifs d’images d’Observation de la Terre,
  • De fournir une information détaillée des surfaces ‘grises’ et ‘vertes’ (multi-classes) fondée sur l’utilisation conjointe d’images disponibles (multi-résolution, optique/radar) et sur l’utilisation des données existantes ;
  • De développer des indicateurs pertinents pour décrire l’état et la dynamique des phénomènes ;
  • De qualifier les informations produites (incertitudes des cartographies et indicateurs) ;
  • De développer des méthodes d’accompagnement / appropriation ;
  • De valoriser les jeux de données existants (en termes de données de référence).

De manière plus précise, cinq CES-produits ont été identifiés, pour répondre à ces enjeux applicatifs et scientifiques :

  • Le premier produit appelé « Tache artificialisée » a un objectif de production sur la France entière de la tache artificialisée avec une fréquence de production au minimum annuelle, à 10m de résolution spatiale et à l’aide des données disponibles dans THEIA (SPOT, LANDSAT, Sentinel 1&2, etc.) ;
  • Le deuxième produit appelé « Urbanisation » vise un niveau de détail supplémentaire et a pour objectif de fournir, à l’aide de données disponibles à haute et à très haute résolution spatiale, une information détaillée sur les différentes composantes ‘grises’ en termes de morphologie urbaine (morphotypes de tissus urbains : dense, discontinu, zones commerciales et industrielles, emprises routières) ;
  • Le troisième produit appelé « Végétation urbaine » s’intéresse à la composante ‘verte’ du milieu urbain en se focalisant plus particulièrement sur la composante 3D de la végétation ;
  • Le quatrième produit appelé « Indicateurs urbains » vise à produire des indicateurs sur l’état et/ou la dynamique du milieu urbain en fonction de la part de la végétation, la densité du bâti, … mais également sur la qualité de l’information extraite (degré d’incertitudes) ;
  • Le cinquième produit appelé « Valorisation des données » vise à produire un jeu de données libre pour l’exploitation des données THEIA via un « contest » de classification en milieu urbain. Il s’agira de proposer à la communauté scientifique un jeu de données (d’entraînement et de test) réparti sur toute la France associé à une interface web de validation. Chaque chercheur pourra ainsi valider automatiquement, sur le site du projet TOSCA, ses méthodes de classification. Les vérités terrain, obtenues par photo interprétation sur des sites variés, seront développées dans le cadre de ce projet.
  • L’objectif est bien de proposer au sein du CES des produits différents de ceux proposés par Copernicus (ex. HR Layer Imperviousness), par leur nature, du fait de leur meilleure résolution spatiale, et de leur plus grande fréquence de mise à jour potentielle ou de par leur plus grande exhaustivité sur le territoire. Il s’agira par ailleurs de valoriser la masse de données image à haute et très haute résolution spatiale déjà existante et mise à disposition par le CNES et via le pôle Theia (SWH, SPOT6, Pléiades, etc), ainsi que les séries de données Sentinel 1 et 2 disponibles, respectivement depuis 2014 et 2015.

L’ensemble de ces données nous permettra d’améliorer les connaissances sur le milieu urbain et sera complémentaire en termes de produits fournis et de développements effectués notamment au sein des différents CES de THEIA (dont OSO, Albédo, maladies infectieuses, Pays du Sud, changement).

Productions


  • Pôle Theia
    Bulletin du Pôle de données et de services surfaces continentales, n°7, Mai 2017. En ligne :  https://fr.calameo.com/read/004095310eff430c4ea0f
  • Publications
    Sébastien Gadal, Walid Ouerghemmi. Multi-Level Morphometric Characterization of Built-up Areas and Change Detection in Siberian Sub-Arctic Urban Area: Yakutsk. ISPRS International Journal of Geo-Information, MDPI, 2019, 8 (3), pp.129. ⟨10.3390/ijgi8030129⟩. ⟨hal-02056619⟩
    Paul Gérard Gbetkom, Sébastien Gadal, Ahmed El Aboudi, Alfred Homère Ngandam Mfondoum, Mamane Barkawi Mansour Badamassi. Mapping of Built-up Areas in the Cameroonians Shores of Lake Chad and its Hinterland through based Object Classification of Sentinel 2 Data. Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems, Institute of Advanced Scientific Research, 2019, 11 (11), pp.1034-1040.  hal-02437543Vilena Efremova, Yuri Danilov, Sébastien Gadal. Заторные наводнения на реке лена на территории городского округа Г. Якутск. Meridian , Издательство ИП Осенина Ирина Леонтьевна, 2019, « Холод как преимущество. Города и криолитозона: традиции, инновации, креативность » (« Cold as an advantage. Cities and Cryolitozone: traditions, innovations, creativity »), 20 (2), pp.113-118. ⟨hal-02471752⟩

    Sébastien Gadal. CES THEIA Artificialisation-Urbanisation. [Rapport de recherche] CNRS ESPACE UMR 7300 ; AMU – Aix Marseille Université. 2019, pp.60. ⟨hal-03154447⟩

    Sébastien Gadal. The key-issues of the Geographic Knowledge in Remote Sensing Image Processing Artificial Intelligence. ISPRAS Open Conference 2019: 25 Anniversary of the Ivannikov Institute for Systems Programming of the RAS, Russian Academy of Sciences, Dec 2019, Moscou, Russia. ⟨hal-02396728⟩

    Anne Puissant, Arnaud Le Bris, Vincent Thiérion, Thomas Corpetti, Thibault Catry, Sébastien Gadal, Xavier Briottet, Rémy Cression, Nicolas S Baghdadi, Arnaud Sellé. Innovative Methods and Products of the  » Urbanization and Artificialization » Scientific Expertise Centre. Living Planet Symposium 2019, May 2019, Milan, Italy. 2019. ⟨hal-02135846⟩

    Sébastien Gadal. Multi-Temporal multi-scalar modelling of the dynamics of urban landscape changes by remote sensing. GIS Yakutsk 2019: GIS for Digital Development, NEFU, Apr 2019, Yakutsk, Russia. ⟨hal-02098320⟩

    Sébastien Gadal. Les modèles de connaissance dans les traitements des images satellitaires. Journée ECCOREV : Intelligence Artificielle et Big Data, Nov 2018, Aix-en-Provence, France. ⟨hal-01935674⟩

    Sébastien Gadal. Resilience and Adaptation: Monitoring Urban Changes in the Context of Risk Exposures, Climate and Societal Changes (Yakutia). UGI: Practical Geography and XXI Century Challenges, Academy of Science, Jun 2018, Moscow, Russia. pp.91. ⟨hal-01813091⟩

    Anne Péné-Annette, Jūratė Kamičaitytė-Virbašienė, Sébastien Gadal. Emerging cities in pioneer mining fronts: the examples of Guyana Plateau and Yakutia (Siberia). 2018 IGU Urban Commission Annual Meeting Urban Challenges in a complex World – Key factors for urban growth and decline, Aug 2018, Montreal, Canada. ⟨hal-01858545⟩

    Paul Gérard Gbetkom, Sébastien Gadal, Ahmed El Aboudi, Homère Ngandam. Mapping of built-up areas in the Cameroonians shores of Lake Chad and its hinterland through based object classification of Sentinel 2 images. GEOBIA 2018: From pixels to ecosystems and global sustainability, Jun 2018, Montpellier, France. ⟨hal-01826863

    Sébastien Gadal. Enjeux et transition énergétique en Arctique russe. Urbanisations, énergies renouvelables et nucléarisation. Atelier DUREE : Urbanisation, ruralisation et consommation d’énergie, Université Paris Diderot Paris 7 -Université Paris 13 Paris Nord – IFSTTAR – PLEIADE – LIED -CESSMA, Nov 2017, Paris, France. ⟨hal-01817047⟩

    Angelija Bučienė, Sébastien Gadal, Jelena Galinienė, Viktoras Gailius. Žemaičių Naumiesčio seniūnijos kraštovaizdžio geografinė-retrospektyvinė analizė. Geologija. Geografija, 2017, 3 (1), pp.25-36. ⟨10.6001/geol-geogr.v3i1.3467⟩. ⟨hal-01533111⟩

    Gintautas Mozgeris, Sébastien Gadal, Donatas Jonikavičius, Lina Straigyte, Walid Ouerghemmi, et al.. The Potential of Imaging from Ultra-Light Aircraft for Urban Tree Inventories: Case Study in Kaunas, Lithuania. IUFRO – 125th Anniversary Congress 2017, Sep 2017, Freiburg, Germany. IUFRO, pp.430, 2017, Interconnecting Forest, Science, and People. ⟨hal-01595684⟩

    Jelena Galinienė, Inga Dailidiene, Sébastien Gadal, Viaceslav Jurkin. Land cover change as a consequence of natural and human impact: SE Baltic Sea region example. The 11th Baltic Sea Science Congress “Living along gradients: past, present, future”, Jun 2017, Rostock, Germany. 2017, ⟨10.13140/RG.2.2.18447.38560⟩. ⟨hal-01544672⟩

    Jelena Galiniene, Inga Dailidiene, Sébastien Gadal, Viaceslav Jurkin. Žemės paviršiaus kaita ir termiškumas: Lietuvos pajūrio pavyzdžiu. Jūros ir krantų tyrimai 2017, Apr 2017, Palanga, Lithuania. 2017. ⟨hal-01533110⟩

    Site internet présentant le projet


Équipe scientifique

Porteurs du projet


Anne Puissant
Sébastien Gadal (co-porteur)

Participants UMR ESPACE


Sébastien BRIDIER
Sébastien GADAL (co-porteur)
Jelena GALINIENÉ
Paul Gérard GBETKOM
Jurate KAMICAITYTE
Walid OUERGHEMMI

Partenaires extérieurs


CESBIO UMR 5126
CNRM UMR 3589
Espace-Dev UMR 228
LETG UMR 6554
LIVE UMR 7362
ONERA 

 

[2020-2017] DURB / « La dépendance à l’urbanisation des territoires littoraux : existe-t-il des alternatives au tout résidentiel ? »

Porteur du projet :
Guilhem Boulay

DURB [2017-2020]

ContratContrats avec associations caritatives ou Fondations
Co-contractantFondation de France

Contrats de recherche financés

DURB – La dépendance à l’urbanisation des territoires littoraux : existe-t-il des alternatives au tout résidentiel ?

Programme de recherche porté par Guilhem Boulay (Maître de conférences, Avignon Université, UMR 7300 ESPACE)

Objectifs du projet


Depuis une cinquantaine d’années, les littoraux ont privilégié la croissance du secteur touristico-résidentiel, qui s’est accompagnée d’un niveau et d’un rythme d’urbanisation très importants. Ce hénomène est à l’origine d’un développement économique assis sur de nouvelles ressources : l’économie résidentielle et l’urbanisation ont pris le pas sur l’économie productive et agricole longtemps dominante sur les littoraux. Ce phénomène constitue un enjeu d’aménagement dans la mesure où il accroît la dépendance des littoraux à l’urbanisation, et donc leur vulnérabilité économique et environnementale. Le projet DURB souhaitait proposer un regard alternatif sur ce processus d’artificialisation en intégrant l’analyse des circuits économiques locaux et des politiques foncières d’aménagement. Sur les littoraux, l’urbanisation devient en effet une ressource économique centrale exploitée par un système convergent d’intérêts individuels et collectifs, privés et publics, qui contribue au processus accéléré d’artificialisation (secteur du BTP, distribution de rente foncière aux ménages, ressources fiscales des collectivités, gisements d’emplois peu qualifiés, etc.). L’objectif du projet était de comprendre comment ces phénomènes dits de résidentialisation tendent à s’imposer et forment un modèle de développement exclusif et excluant. Un premier axe de recherche a consisté à produire un diagnostic de la structure des ressources économiques des territoires littoraux, en en proposant une approche élargie. Sont en effet pris en compte les emplois et les activités ainsi que les ressources financières tirées de l’urbanisation. De ce point de vue, DURB a mis en évidence le degré de spécialisation de l’économie des façades littorales et les ressources fiscales importantes qu’en tirent les collectivités locales. Ce nouveau cadre d’analyse de la résidentialisation de l’économie au sein des espaces littoraux enrichit les approches classiques par l’artificialisation des sols. Face à la vulnérabilité de ce modèle économique, le second axe de recherche entendait participer à l’élaboration de scénarios de développement plus durables. L’objectif était double : évaluer la possibilité pour les acteurs du territoire de concevoir des futurs alternatifs au développement résidentiel (donc de mesurer en creux le niveau de dépendance au modèle actuel) et évaluer les conditions de leur mise en œuvre. Le dispositif de concertation ALTERé a ainsi été conçu pour répondre à ces objectifs : il mobilise les méthodes de la prospective et du jeu sérieux et neutralise le paramètre de rente immobilière, surdéterminant dans le processus de développement de ces territoires ainsi que dans les représentations des acteurs. Dans des ateliers de concertation à visée prospective, les acteurs locaux des systèmes

fonciers ont alors travaillé à proposer des scénarios de valorisation du foncier par l’agriculture et à identifier les leviers et les verrous à leur mise en œuvre sur les littoraux.

Productions


  • Publications

Laure Casanova Enault, Tatiana Popoff, Marta Debolini. Vacant lands on French Mediterranean coastlines: Inventory, agricultural opportunities, and prospective scenarios. Land Use Policy, 2021, 100, pp.104914. ⟨10.1016/j.landusepol.2020.104914⟩. ⟨hal-02937720⟩

Laure Casanova Enault, Marta Debolini, Tatiana Popoff, Emilie Roxane de Flore. Jouer un scénario d’aménagement foncier : analyse des pratiques d’aménagement et recherche d’alternatives au développement résidentiel. NETCOM : Réseaux, communication et territoires / Networks and Communications Studies, 2020, Perspectives numériques sur les jeux sérieux : aménager l’urbain, Carine Henriot et Nathalie Molines, Guest Eds., 34 (1-2). ⟨hal-02863982⟩

Antoine Grandclément. La diversité des formes de développement résidentiel sur les littoraux français : essai de typologie. Espace Géographique, 2020, 49 (3), pp.233-249. ⟨halshs-03322252⟩

Équipe scientifique

Porteur du projet


Guilhem BOULAY

Participants UMR ESPACE


Guilhem BOULAY
Laure CASANOVA ENAULT
Mathieu COULON
Didier JOSSELIN
Lauriane THOMAS

Participants extérieurs


UMR 7303 TELEMMe
Antoine GRANDCLEMENT

INRA, UMR 1114 EMMAH
M. DEBOLINI

Université de La Rochelle
INRA AgroParisTech
LIA
INRA Avginon

 

[2019-2018] ESPON EGTC / « Big data for territorial analysis and housing dynamics »

Porteur du projet :
Renaud Le Goix

ESPON EGTC [2018-2019]

ContratContrat européen
Co-contractantUniversité Paris Diderot

Contrats de recherche financés

ESPON-EGTC – Big data for territorial analysis and housing dynamics

Programme de recherche porté par Renaud Le Goix (Professeur, Université de Paris, UMS RIATE, CNRS)

Objectifs du projet


Main results can be summurized as follows :

  • Housing costs exacerbate differences, inequalities and segregation : the affordability gap is detrimental to the wider middle-class, that have to move to
    the remaining affordable places of functional areas
  • Affordability is not simply structured according to the classical center-periphery structured, but more as a mosaic, that is contingent to local
    submarkets, local policies, local built environment, local income structure
  • Moving to suburban and peripheral areas of FUAs, this affordability gap also often locally fuels profitability and housing wealth accumulation. That is the reason why, alongside with affordability,we provide analytics on profitability on the rental market

Productions


Équipe scientifique

Porteur du projet


Renaud LE GOIX

Participants UMR ESPACE


Guilhem BOULAY

Participants extérieurs


Université de Paris, UMS RIATE, CNRS
Renaud LE GOIX
Ronan YSEBAERT
Timothée GIRAUD
Marc LIEURY

Géographie-Cités, CNRS
Thomas LOUAIL

FISC-CSIC (Spain)
José RAVIER RAMASCO
Mattia MAZZOLI
Pere COLET

Haute-Ecole Arc (Switzerland)
Thierry TEURILLAT
Alain SEGESSEMANN

University Lodz (Poland)
Szymon MARCINCZAK,
Bartosz BARTOSIEWICZ

Cambridge University (UK)
Elisabete SILVA

Norwegian University of Life Sciences (Norway)
Sølve BAERUG
Terje HOLSEN

[2019-2016] CATIMINI / « Capacité des Territoires à Intégrer les Innovations de Mobilité »

Porteur du projet :
EIFER – Laboratoire d’EDF
Responsables scientifique : Christine Voiron-Canicio et Gilles Voiron (contractuel)

CATIMINI [2016-2019]

ContratFinancement public
Co-contractantADEME

Contrats de recherche financés

CATIMINI – Capacité des Territoires à Intégrer les Innovations de Mobilité

Programme de recherche EIFER – Laboratoire d’EDF, où la responsabilité scientifique pour les lots 2 et 3 du projet est portée par Christine Voiron-Canicio (Professeur, Université Côte d’Azur, UMR 7300 ESPACE) et Gilles Voiron (Contractuel à l’UMR 7300 ESPACE)

Objectifs du projet


Le projet CATIMINI est un projet de Recherche-Action, lauréat de l’APR de l’ADEME Energie Durable 2016 « mobilité électrique, production, gestion et utilisation efficaces ». L’objectif est de déterminer le système territorialisé de la mobilité électrique de type batterie et de type hydrogène sur chaque territoire. L’étude a été réalisée à l’échelle communale, sur l’ensemble des communes de la région PACA, avec pour finalité d’être reproduite sur l’ensemble du territoire français.

La première étape a consisté à déterminer les composantes et les interactions de l’écosystème de la mobilité décarbonée de 3 types d’énergie : électrique batterie, hydrogène et bio-GNV. Dans la seconde étape, les trois systèmes territorialisés ont été implémentés dans un système à base de connaissances ou système expert, afin de calculer le potentiel d’adhésion à chacun des types de mobilité décarbonée. Ce potentiel d’adhésion est représenté par un score sur une échelle de 0 à 100, et cartographié sur l’ensemble du territoire étudié. Une commune peut ainsi mesurer aisément le chemin à parcourir pour aller vers une mobilité décarbonée, et connaître le type d’énergie qui correspond le mieux à son contexte territorial. Un outil de simulation en libre accès sur le site dédié à CATIMINI : le websimulator de CATIMINI (www.geomobinn.fr/evaluez-territoires-catimini/) permet à tout un chacun de tester les impacts sur la capacité d’adhésion, de modifications/options d’aménagement apportées à la structure d’un territoire – réel ou fictif.

La méthodologie – démarche géoprospective, système expert et websimulator – est reproductible.
De facto, la méthode est à présent appliquée par des organismes de plusieurs régions de France qui œuvrent pour le développement de la mobilité décarbonée sur leur territoire. Voir, par exemple, l’association NAME en région Nouvelle Aquitaine : https://na-mobilite-electrique.fr/article/45

Résultats


 

Production


  • Publications

Voiron-Canicio C., Voiron G. (2020), « Assessing the territorial adoption potential of electric mobility: geoprospective and scenarios”. in Ecosystem and Territorial Resilience: A Geoprospective Approach, Emmanuel Garbolino & Christine Voiron-Canicio dir., Elsevier, 2020. ⟨hal-03318725⟩

Nimal, E., Sévenet M., Brisse A., Voiron-Canicio C., Voiron G. (2019), « CATIMINI² CAPACITÉ DES TERRITOIRES À INTÉGRER LES INNOVATIONS DE MOBILITÉ : Identification de la typologie de morphologie en corrélation avec les besoins de déplacements » Rencontres Francophones Transport Mobilité 2019, Montréal.

Voiron G., Voiron-Canicio C., Sévenet M. (2018), « le projet de recherche-action CATIMINI », Compte-rendu de la Journée de revue croisée R&D ADEME / IMREDD / LabEx IMU (10 octobre 2018, ADEME Sophia), https://imu.universite-lyon.fr/animation-scientifique/compte-rendu-de-la-journee-de-revue-croisee-rd-ademe-labex-imu/

Site internet présentant le projet


https://www.geomobinn.fr/etude-catimini/

Équipe scientifique

Porteur du projet


EIFER – Laboratoire d’EDF
Responsable scientifique des lots 2 et 3 du projet :
Christine VOIRON-CANICIO
Gilles VOIRON (contractuel)

Participants UMR ESPACE


Christine VOIRON-CANICIO
Gilles VOIRON

Partenaires extérieurs


EIFER-EDF (correspondante en charge du projet : Marie Sévenet)

 

[2018-2015] RSF OTOLAND / « Land ontology: Semantics, Semiotics, and Geographic Modeling »

Porteur du projet :
Sébastien Gadal

RSF OTOLAND [2015-2018]

ContratRussian Science Foundation (RSF)

Co-contractantRSF 15-18-20047 Land Ontology: Semantics, Semiotics, and Geographic Modeling
https://rscf.ru/en/contests/search-projects/15-18-20047/

Contrats de recherche financés

Land Ontology: Semantics, Semiotics, and Geographic Modeling

Programme de recherche porté par Sébastien Gadal (Professeur, Aix-Marseille Université, UMR 7300 ESPACE)

Objectifs du projet


From ancient times, the conceptual exploration of space by people has been conducted through the understanding of all-natural objects filling the space, as well as the phenomena and events associated with a particular landscape. At present, with the exploration of the northern and Arctic areas, especially relevant are becoming the existing practices of a balanced man-nature interaction, which is manifested through the ethnic and cultural landscape in human-environment co-evolution. Due to its active use in business and daily activities, the geographical terminology makes one of the most important components of a dialect vocabulary. The study of semantics and semiotics of the landscape nomination on the material of indigenous languages of North-East of Russia (Yakutia, in particular) provides an opportunity to compare different ideas about the natural world, to reveal the trends in vision, representation, and use of the surrounding landscape. The exploration of the vast territory of Yakutia with its variety of landscapes by indigenous peoples took place in different historical periods. Besides, each ethnic group, adapting to the surrounding landscape, occupied their niche – their own ethnic and cultural landscape without competition with others. Every ethnic group, inhabiting the region, elaborated its system of geographical terms, the semantic content of which is determined not only by features of the landscape but also by a lifestyle and economy. Cross-language contacts also played a significant role in the formation of the geographical vocabulary of various languages in the region. The issue of local spaces representation in the mind is studied by various disciplines: psychology, architecture and urbanism, geography, neuropsychology, and cognitive linguistics, to a certain extend.

However, no one has considered the interaction of a verbal text and a mental map, as well as the transfer of spatial values in interpersonal communication. Therefore, it seems that when referring to the issue of mental representation of the local landscape in folklore studies, through the prism of verbal descriptions, we cannot restrict ourselves to results obtained in one of these disciplines, only. One of the areas of the research, aimed at a comprehensive study of the local space’s representation, is to use satellite images as images of the landscape space for creating mental maps. The academic significance of the project is dictated by the interdisciplinary approach to the study of landscape, namely the widespread use of methods applied both in liberal arts (linguistics, folklore studies, semiotics, sociology, ethnography, archaeology, history, etc.) and natural sciences (geography, physics, computer science, space technologies). A comprehensive study of the ontology of the landscape, features of modeling and exploring landscapes typical of northern ethnic groups, the conceptual understanding of the landscape and its representation in the consciousness and culture will be held in the light of technological advances, namely with the use of GIS technology, remote sensing, and satellite imagery of the landscape.

Productions


Publications

Sébastien Gadal, Moisei Zakharov, Jūratė Kamičaitytė, Yuri Danilov. Alas Landscape Modeling by Remote Sensing Image Analysis and Geographic Ontology. Study case of Central Yakutia (Russia). 6th International Conference on Geographic Information Sytems Theory, Applications and Management, Polytechnic Institute of Setúbal/IPS; Knowledge Systems Institute; ATHENA Research & Innovation Information Technologies, May 2020, Online Streaming, Portugal. pp.112-118, ⟨10.5220/0009569101120118⟩. ⟨hal-02554659

Jūratė Kamičaitytė, Indrė Gražulevičiūtė-Vileniškė, Sébastien Gadal. Role of Multicultural Identity in Landscape Perception and Methodological Possibilities of Its Interdisciplinary Analysis. Landscape Architecture and Art, Latvia University of Life Sciences and Technologies, 2020, 15, pp.65-74. ⟨10.22616/j.landarchart.2019.15.07⟩. ⟨hal-02542159

Viktoriya Filippova, Antonina Savvinova, Yuri Danilov, Sébastien Gadal, Jūratė Kamičaitytė-Virbašienė. The Study of Cultural Landscapes of Central Yakutia for the Development of Scientific Tourism. Journal of Sustainable Architecture and Civil Engineering, Kaunas University of Technology, 2018, 21 (4), pp.5-16. ⟨10.5755/j01.sace.21.4.19501⟩. ⟨hal-01716691

Sébastien Gadal. Smart Campus, Smart Cities: A new Urban Ontology. I I ФОРУМ УНИВЕРСИТЕТСКИХ ГОРОДОВ « ЭНЕРГИЯ УНИВЕРСИТЕТА ДЛЯ РАЗВИТИЯ ГОРОДА И РЕГИОНА » – « Leveraging University Vitally for Urban & Regional Development », Tomsk State University, Nov 2017, Tomsk, Russia. ⟨hal-01817058

Sébastien Gadal, Zanetta Degteva, Yuri Danilov. Spatial Organisation of the Traditional Cultural Landscape of the Evenks (Example of South Yakutia). 4th International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts SGEM 2017, Aug 2017, Varna, Bulgaria. pp.89-96, ⟨10.5593/sgemsocial2017/22/S06.012⟩. ⟨hal-01660211⟩

Moisei Zakharov, Viktoriya Filippova, Antonina Savvinova, Kyunney Pestereva, Sébastien Gadal. Recognition of Landscape ‘ Structures by Toponymical Map and Remote Sensing Analysis (Khangalassky district, Yakutia). IX Arctic Congress in Social Sciences (ICASS IX): « People and Place », Jun 2017, Umea, Sweden. ⟨hal-01816634

Sébastien Gadal. Territorial and Landscapes Development in the Arctic and Sub-Arctic Regions: Example of Yakutia. Государственное управление и развитие России: вызовы и возможности – Public Administration and Development of Russia: Challenges and Opportunities, The Russian Presidential Academy for the Economy and the Public Administration, May 2017, Moscow, Russia. ⟨hal-01816656⟩

Sébastien Gadal, Jūratė Kamičaitytė-Virbašienė. Landscape Ontology of Arctic Yakutia: An Interdisciplinary Spatial Approach. IX International Arctic Congress in Social Sciences (ICASS IX): « People and Place », Umea University, Jun 2017, Umea, Sweden. ⟨hal-01816616⟩

Sébastien Gadal. Challenges of the Geospatial Environmental Monitoring and Modelling of Possible Geographic Change Scenarios (Example of the Aral Sea). VIIIe Nevsky International Ecological Congress: « Environmental Education – A Clean Country », The Interparliamentary Assembly of Member Nations of the Commonwealth of Independent States (IPA CIS) – The Federation Council of the Federal Assembly of the Russian Federation – Ministry of Natural Resources and Environment of the Russian Federation, May 2017, Saint-Petersburg, Russia. ⟨hal-01816601⟩

Antonina Savvinova, Viktoriya Filippova, Sébastien Gadal. Географические названия как индикаторы климатических условий района Оймякон (случай исследование колд топонима семантика). Успехи современной науки, Клюев Сергей Васильевич, 2016, 4 (9), pp.160-164. ⟨hal-01386951

Jurate Kamicaityte-Virbasiene, Sébastien Gadal. Development of Interdisciplinary Approach in Studies of Landscape Ontology. 3rd International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts SGEM 2016, Aug 2016, Varna, Bulgaria. pp.307-312, ⟨10.5593/SGEMSOCIAL2016/B43/S15.037⟩. ⟨hal-01401147⟩

Antonina Savvinova, Viktoriya Filippova, Sébastien Gadal. Multi-Temporal Maps as a Source for Studying the Image of Yakutia. 3rd International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts SGEM 2016, Aug 2016, Varna, Bulgaria. pp.449-456, ⟨10.5593/SGEMSOCIAL2016/B32/S10.057⟩. ⟨hal-01401148⟩

Elena Totonova, Sébastien Gadal. Sustainable Tourism Development as the Basis of Arctic Landscape Conservation (Case of Ust-Lenskiy Protected Aera) in the Republic Sakha (Yakutia), Russia. 3rd International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts SGEM 2016, Aug 2016, Varna, Bulgaria. pp.663-670, ⟨10.5593/SGEMSOCIAL2016/B25/S07.087⟩. ⟨hal-01401149⟩

Liudmila Zamorshchikova, Sébastien Gadal, Viktoriya Filippova, Marianna Samsonova. Landscape Toponymic Maps: Interdisciplinary Approach (Example of Sakha Republic, Russia). International Multidisciplinary Scientific Conference SGEM2016, Jun 2016, Albena, Bulgaria. pp.311-318, ⟨10.5593/SGEM2016/B23/S11.040⟩. ⟨hal-01546124⟩

Kunnei Pestereva, Marianna Samsonova, Anna Ikonnikova, Sébastien Gadal. Toponyms of Multicultural Environment as a Source of Information about the History of the Development of the Central Yakutia. 3rd International Multidisciplinary Scientific Conference on Social Sciences and Arts SGEM 2016, Aug 2016, Varna, Bulgaria. pp.587-592, ⟨10.5593/SGEMSOCIAL2016/B32/S10.076⟩. ⟨hal-01401146⟩

Sébastien Gadal. Geospatial Monitoring of Yakutsk City and Exposure Vulnerability Modeling of Flooding’s. Cities and People: Local Solutions for Sustainable Development, Municipality of Yakutsk, Jun 2016, Yakutsk, Russia. ⟨hal-01819292⟩

Marianna Samsonova, Sébastien Gadal, Liudmila Zamorshchikova. Environmental Education: The Case of International Double Master Diploma in Tourism between Russian and French Universities. Public recreation and landscape protection 2016, May 2016, Brno, Czech Republic. pp.47-51. ⟨hal-01348497⟩

Svetlana Ivanova, Sébastien Gadal, Antonina Savvinova. Комплексная оценка туристического потенциала территории, прилегающей к дороге « Колыма » (на примере Центральной Якутии). АРКТИКА. XXI век. Гуманитарные науки, North Eastern Federal University, 2016, 8 (2), pp.16-25. ⟨halshs-01392881

 

Site internet présentant le projet


https://www.s-vfu.ru/universitet/nauka/interdisciplinary/landscape/detail.php?SECTION_ID=&ELEMENT_ID=42687

https://www.researchgate.net/project/ARCTIC-S-Territorial-Adaptations-of-the-Arctic-to-the-Global-Warming-Globalisation-Environmental-Changes-Development-and-Urbanisation-Geopolitic-Issues

https://www.researchgate.net/project/GEOINFORMATION-AI-Remote-Sensing-Image-Analysis-Geomatic-Modelling-Geographic-Knowledge-Processing-and-Territorial-Geo-Simulation

Équipe scientifique

Porteur du projet


Sébastien GADAL

Participants UMR ESPACE


Sébastien GADAL
Jurate KAMICAITYTE
Walid OUERGHEMMI
Moisei ZAKHAROV

Partenaires extérieurs


North-Eastern Federal University (NEFU)

[2018-2014] HYEP / « Hyperspectral imagery for Environmental urban Planning »

Porteur du projet :
Christiane Weber, dont
Sébastien Gadal (WP1)

HYEP [2014-2018]

ContratANR
Co-contractantprésentation du projet sur le site de l’ANR

Contrats de recherche financés

Hyperspectral imagery for Environmental urban Planning

Programme de recherche porté par Christiane Weber (CNRS, UMR TETIS), où Sébastien Gadal (Aix-Marseille Université, UMR 7300 ESPACE) est responsable du WP1 : Bases de données morpho-spectrales

Objectifs du projet


La population mondiale se regroupe dans les centres urbains restructurant aux niveaux locaux et régionaux les territoires. Ces espaces sont caractérisés par des processus paradoxaux d’une part un étalement au détriment des écosystèmes naturels ou agricoles et d’autre part une densification du tissu. Ces processus combinés ont impacté les caractéristiques climatiques des échelles locales et régionales (Shafri et al., 2012), ainsi que les processus biotiques et abiotiques des milieux environnants (Voogt and Oki, 2003). Des besoins en information de plus en plus conséquents ont suivi cette évolution, renforcés par l’émergence de logiques de développement durable, à différentes échelles spatiales et de compétence territoriale. Les données satellites actuels fournissent des informations limitées, les caractéristiques du milieu urbain complexifiant leur utilisation, par la forte dynamique interne, l’hétérogénéité spatiale des éléments, des formes géométriques (horizontales et verticales), la variété de matériaux et la présence d’ombre. La cartographie des surfaces, l’état de la végétation, le suivi du vieillissement des matériaux, la caractérisation de la biodiversité végétale (Miller & Small, 2003) recouvrent des champs d’investigation de plus en plus sensibles.

Différents travaux montrent l’apport de l’imagerie hyperspectrale par rapport à l’imagerie multispectrale. Pour Platt et Goetz (2004) les performances de la classification de surfaces urbaines obtenues avec des images acquises par le spectro-imageur Aviris sont supérieures à celles obtenues avec des données Landsat ETM+. Plus récemment. Tan et Wang (2007) évaluent le gain apporté par l’instrument hyperspectral CHRIS/PROBA sur la classification et l’utilisation des milieux urbains par rapport aux données ASTER (3 bandes VISNIR). Plusieurs auteurs (Chen, 2008) illustrent les limitations de capteurs multi-spectraux pour la caractérisation des surfaces imperméables par rapport à l’imagerie hyperspectrale. L’identification des espèces végétales et le relevé sanitaire de la végétation (Mc Kinney, 2002) peut être un atout pour les Trames vertes et bleues.

La richesse et la complexité des matériaux et des formes dans les centres urbains requièrent des spécificités spectrales allant du visible au SWIR (<2.5 µm). Herold et al. (2003), a démontré que les spectromètres offrant une résolution spectrale élevée sur un domaine spectral continu permettaient de mieux identifier (par rapport aux capteurs habituels) et spatialiser des informations sur les sols, la végétation et les matériaux (Chen, 2008 ; Pascucci et al. 2010) et de leur état.

La taille moyenne des objets urbains se situe entre 10 et 20 m (Cutter et al. 2004). Aussi, une résolution de 5 m ou mieux est considérée comme nécessaire pour une représentation des objets urbains (bâtiments, routes), de la végétation (Jansen et al. 2012), ou de la planification du territoire (Wania & Weber, 2007). La contribution des données EnMAP dans un contexte de développement et de planification urbaine a été récemment étudiée par Heldens et al. (2011), mais la résolution spatiale de 30 m fournit des informations inadaptées au niveau du quartier.

Compte tenu des caractéristiques géométriques du milieu, les capacités d’un instrument tel qu’HYPXIM combinant haute résolution spectrale (imageur hyperspectral) et spatiale (imageur panchromatique) devraient permettre d’étudier des objets de taille inférieure à 5 m avec une capacité à couvrir le domaine spectral 0.4 à 2.5 µm. L’imagerie hyperspectrale peut ainsi lever certains des verrous identifiés mais nécessite de mieux cerner les spécificités du milieu et des éléments constitutifs (géométrie, propriétés spectrales). Ce projet a pour objectif de justifier la mission HYPXIM (hyperspectral français) par rapport aux missions existantes et futures, de définir des moyens de traitements pour utiliser ces images et de constituer une base de données morpho-spectrales adaptée à ces différentes missions.

Productions


Publications

Sébastien Gadal, Gintautas Mozgeris, Donatas Jonikavicius, Jūratė Kamičaitytė, Walid Ouerghemmi. A Spectral Database for the Recognition of Urban Objects in Kaunas City: Performance and Morphometric Issues. Sandra Krikstanaviciute. Advanced Construction Architecture: Raw Materials and Circular Economy in the Built Environment, Sep 2020, Kaunas, Lithuania. Kaunas University of Technology, pp.71-72, 2020, ⟨10.5557/e01.2669-1922.2020⟩. ⟨hal-02951336

Sébastien Gadal. Hyperspectral recognition of the urban vegetation using spectral library. Example of Kaunas (Lithuania). GIS Yakutsk 2019: GIS for Digital Development, NEFU, Apr 2019, Yakutsk, Russia. ⟨hal-02098302

Gintautas Mozgeris, Vytautė Juodkienė, Donatas Jonikavičius, Lina Straigytė, Sébastien Gadal, et al.. Ultra-Light Aircraft-Based Hyperspectral and Colour-Infrared Imaging to Identify Deciduous Tree Species in an Urban Environment. Remote Sensing, MDPI, 2018, 10 (10), ⟨10.3390/rs10101668⟩. ⟨hal-01903469

Walid Ouerghemmi, Sébastien Gadal, Gintautas Mozgeris, Donatas Jonikavičius. Urban Vegetation Mapping by Airborne Hyperspectral Imagery: Feasability and Limitations. WHISPER 2018 : 9th Workshop on Hyperspectral Image and Signal Processing: Evolution in Remote Sensing, Sep 2018, Amsterdam, Netherlands. pp.245-249. ⟨hal-01884425

Walid Ouerghemmi, Sébastien Gadal, Gintautas Mozgeris. Urban Vegetation Mapping using Hyperspectral Imagery and Spectral Library. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2018, IEEE, Jul 2018, Valencia, Spain. pp.1632-1635. ⟨hal-01852849⟩

Christiane Weber, Rahim Aguejdad, Xavier Briottet, Josselin Aval, Sophie Fabre, et al.. Hyperspectral Imagery for Environmental Urban Planning. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2018, IEEE, Jul 2018, Valencia, Spain. pp.1628-1631. ⟨hal-01852844

Christiane Weber, Xavier Briottet, Clément Mallet, Sébastien Gadal, Yannick Devile, et al.. HYEP – Hyperspectral Imagery for Environmental Urban Planning. Journées ADEME / ANR – La recherche au service de la transition énergétique, Jun 2018, Issy-les-Moulineaux, France. 2018. ⟨hal-01875894⟩

Sébastien Gadal, Walid Ouerghemmi, Gintautas Mozgeris, Romain Barlatier. Recognition of urban vegetation by hyperspectral airborne high-resolution VNIR imager (Kaunas, Lithuania). 6e édition : colloque groupe hyperspectral SFTP-GH, IRSTEA, May 2018, Montpellier, France. pp.47. ⟨hal-01803803

Sébastien Gadal, Walid Ouerghemmi. Cartographie de la végétation urbaine par imagerie aéroportée hyperspectrale sur la ville de Kaunas (Lituanie). TEMU 2018 : Atelier Télédétection pour l’Etude des Milieux Urbains, Laboratoire Image, Ville, Environnement, UMR 7362 – Laboratoire ICUBE, UMR 7357 – Université de Strasbourg – THEIA – CNES, Mar 2018, Strasbourg, France. ⟨hal-01817060

Gintautas Mozgeris, Sébastien Gadal, Donatas Jonikavičius, Lina Straigyte, Walid Ouerghemmi, et al.. The Potential of Imaging from Ultra-Light Aircraft for Urban Tree Inventories: Case Study in Kaunas, Lithuania. IUFRO – 125th Anniversary Congress 2017, Sep 2017, Freiburg, Germany. IUFRO, pp.430, 2017, Interconnecting Forest, Science, and People. ⟨hal-01595684⟩

Walid Ouerghemmi, Sébastien Gadal, Gintautas Mozgeris, Donatas Jonikavičius, Weber Christiane. Urban objects classification by spectral library: feasibility and applications. JURSE 2017, Prashanth Reddy Marpu; Hussein Abdulmuttalib, Mar 2017, Dubai, United Arab Emirates. p23-27, ⟨10.1109/JURSE.2017.7924629⟩. ⟨hal-01492072

Sébastien Gadal, Walid Ouerghemmi. Urban objects recognition feasibilities by airborne hyperspectral and multispectral remote sensing. Spatial Accuracy 2016, Jul 2016, Montpellier, France. pp.101-108. ⟨hal-01352525

Sébastien Gadal, Walid Ouerghemmi. Morpho-spectral objects classification by hyperspectral airborne imagery. 8th Workshop in Hyperspectral Image and Signal Processing: Evolution in Remote Sensing, Aug 2016, Los Angeles, United States. pp.349-353. ⟨hal-01359702

Gintautas Mozgeris, Sébastien Gadal, Donatas Jonikavičius, Lina Straigyte, Walid Ouerghemmi, et al.. Hyperspectral and color-infrared imaging from ultra-light aircraft: Potential to recognize tree species in urban environments. 8th Workshop in Hyperspectral Image and Signal Processing: Evolution in Remote Sensing, Aug 2016, Los Angeles, United States. pp.542-546. ⟨hal-01359643⟩

Christiane Weber, Sébastien Gadal, Xavier Briottet, Clément Mallet. Apport de l’imagerie hyperspectrale pour la planification urbaine. SAGEO 2016 – Spatial Analysis and Geomatics, Dec 2016, Nice, France. pp.454-462. ⟨hal-01687903

Sébastien Gadal, Walid Ouerghemmi. Identification of urban objects using spectral library combined with airborne hyperspectral imaging. 4e colloque du Groupe Hyperspectral de la Société Française de Photogrammétrie et Télédétection (SFPT-GH), Institut polytechnique de Grenoble, May 2016, Grenoble, France. ⟨hal-01819313

Walid Ouerghemmi, Sébastien Gadal, Gintautas Mozgeris, Vytautė Juodkienė, Donatas Jonikavičius, et al.. Generation of urban objects spectral database using laboratory hyperspectral imager in Kaunas city (Lithuania). 4e colloque du Groupe Hyperspectral de la Société Française de Photogrammétrie et Télédétection (SFPT-GH), Institut polytechnique de Grenoble, May 2016, Grenoble, France. ⟨hal-01819945

Sébastien Gadal, Walid Ouerghemmi. Morpho-Spectral Recognition of Dense Urban Objects by Hyperspectral Imagery. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Copernicus GmbH (Copernicus Publications), 2015, XL-3/W3, pp.433-438. ⟨hal-01349835

Références de projets

https://www.researchgate.net/project/GEOINFORMATION-AI-Remote-Sensing-Image-Analysis-Geomatic-Modelling-Geographic-Knowledge-Processing-and-Territorial-Geo-Simulation

https://www.researchgate.net/project/A-METROPOLIS-Urbanisation-Modelling-Socio-Environmental-Challenges-and-Geopolical-Issues-of-Metropolisations

https://www.researchgate.net/project/BALTICS-Baltic-and-Nordic-Studies-Post-Soviet-Transformations-Coastal-Changes-Territorial-Development-Convergences-and-Environmental-Issues

 

Site internet présentant le projet


https://hyep.cnrs.fr/

Équipe scientifique

Porteur du projet


Christiane WEBER
Sébastien GADAL (responsable WP1)

Participants UMR ESPACE


Sébastien GADAL
Jurate KAMIVAITYTE
Walid OUERGHEMMI

Partenaires extérieurs


GEODE UMR 5602
GIPSA UMR 5216
IGN
IRAP UMR 5277
TETIS
ONERA