Télédétection du couvert vertical

1997

Date Source: 

Dr. Djafar Oladi

Organizer: 

Bruce Smith Department of Mathematics & Statistics Dalhousie University


Description


Cet ensemble de données nous a été fourni par Djafar Oladi, qui a récemment obtenu son doctorat de la Faculté de génie forestier et de gestion de l’environnement à l’université du Nouveau-Brunswick. M. Oladi est membre de la faculté de l’université de Mazandaran, en Iran, et a pris un congé pour obtenir son doctorat. Il a collecté ces données et les a analysées dans le cadre de sa thèse doctorale.
 

L’objectif de ses recherches était de prévoir le volume de couvert vertical au sol dans une plantation forestière, à partir de mesures indirectes tirées d’images satellite numériques (télédétection). En 1994, il a collecté pour comparaison des mesures au sol et les observations satellite correspondantes. Ces mesures concernaient huit classes d’âge d’arbres : 3, 5, …, et 17 ans. Elles provenaient de plantations de deux qualités différentes : « bonnes » et « mauvaises ».
 

Dans le cas des « bonnes » plantations, Oladi a sélectionné 10 « régions » dans chaque classe d’âge (sur une même image satellite). Chaque région se composait d’un groupe de 9 pixels (3 fois 3), pour un total de 90 pixels par classe d’âge, soit 720 observations en tout. Il a aligné les pixels sur une carte numérique de sorte à pouvoir mesurer directement, pour chaque pixel, le volume de couvert de la sous-région correspondante au sol. La surface de ces sous-régions était de 30 mètres par 30 mètres. Oladi a supprimé de l’étude les sous-régions trop « endommagées » pour ne retenir que 481 points d’observation dans les « bonnes » plantations. Il a notamment considéré comme « endommagées » les sous-régions incluant une majorité de voies ferrées ou de routes.
 

Dans le cas des « mauvaises » plantations, Oladi a sélectionné 5 régions (3 fois 3 pixels) dans chaque classe d’âge et aligné les pixels comme pour les « bonnes » plantations. Il en a aussi supprimé les régions « endommagées ». Sur les 360 sous-régions initiales, il n’en a retenu que 276, et pas une seule pour la classe d’âge de 3 ans.
 

L’une des préoccupations d’Oladi était de valider le modèle, c.-à-d. de s’assurer que le modèle continue, dans le temps, à prévoir avec précision le volume de couvert. Aux fins de cette validation, un autre ensemble d’observations a été collecté en 1995. Ces observations ont été faites sur les mêmes cohortes d’âge; nous disposons de celles concernant les classes de 4 et 6 ans. Les données de 1995 incluent des observations de deux types différents. Le premier type provient de « bonnes » plantations. Quatre régions (36 pixels) ont été observées dans chaque classe d’âge. Aucune des sous-régions correspondantes n’était endommagée, si bien que ces données incluent 288 observations.
 

Le deuxième type provient d’observations faites uniquement dans les sous-régions endommagées. Oladi a sélectionné des régions par groupes de 9 pixels (3 fois 3), puis n’a retenu QUE les pixels correspondant à des sous-régions « endommagées ». Un total de 127 observations a été retenu à ces fins. Notez que ce deuxième type d’observation (« endommagé ») est très différent en nature de la deuxième composante (« mauvaise ») des données de 1994.
 

L’ensemble de données de 1995 qui nous a été fourni pour cette Étude de cas inclut les variables « ht », « dbh », « bnd5 », « cci » et « type » (« undamaged » ou « damaged », soit « non endommagé » ou « endommagé »).
 

Notez qu’en ce qui concerne les données de 1995, seule la bande 5 est disponible. Oladi a conclu que seule la bande 5 était intéressante. Étant donné que la numérisation des photos satellite coûte cher et prend du temps, il n’a fait numériser que la bande 5 de ces données. (Question : Oladi avait-il raison de conclure que cette bande 5 est la seule intéressante?)
 

Oladi souhaitait utiliser un modèle adapté aux « bonnes » données de 1994 pour calculer le couvert vertical au sol en 1995 des sous-régions « non endommagées », puis comparer les valeurs prévues aux valeurs observées. La question se pose de savoir si le modèle est valable. Permet-il de prévoir avec précision les résultats de 1995? Cela conduit à d’autres questions sur la façon d’exécuter des tests statistiques formels pour vérifier la validité de tels modèles.
 

Research Question: 

Notez que l’objectif du projet était de pouvoir surveiller l’évolution du couvert sans avoir à prendre des mesures au sol coûteuses. Les variables auxiliaires ne doivent donc pas être utilisées dans le modèle final, puisqu’elles ne seraient pas disponibles dans la situation réelle à laquelle le modèle s’applique.

Il s’agira également de réfléchir à la meilleure façon de modéliser le phénomène en question. La procédure présente-t-elle des problèmes et des aspects discutables? Quels sont les autres dangers inhérents à la situation? Quels rôles éventuels les « mauvaises » données de 1994 et les données « endommagées » de 1995 doivent-elles jouer?
 

Variables: 

L’ensemble de données de 1994 fourni dans le cadre de cette Étude de cas comprend les variables suivantes :

  • cci - « index de couvert vertical au sol » observé. Cet index est égal au couvert total dans chaque sous-région divisé par la superficie de la sous-région, à savoir par 900 mètres carrés.
  • bnd1, bnd2, bnd3, bnd4, bnd5, bnd7 - 6 des 7 bandes de valeurs de télédétection, la bande 6 ayant été supprimée et non communiquée.
  • quality - (« bad » ou « poor », soit « bonne » ou « mauvaise »)

et les trois variables « auxiliaires » suivantes :

  • age - cohorte d’âge
  • ht - hauteur moyenne des arbres dans la sous-région
  • dbh - diamètre à hauteur d’homme. Cette valeur représente la moyenne pour la sous-région. Il manque une grande partie des observations de dbh.

Dans l’ensemble de données, toutes les données manquantes sont représentées par « NA ». 
 

Avertissement : La variable dbh comprend une erreur de saisie évidente dans les lignes 254 à 288 des données de 1995. Portez ht contre dbh pour révéler l’erreur.
 

Data Files: