La nouvelle production de l’OCS GE

Q : Pourquoi produire une l’OCSG différemment  et quelle différence avec l’OCS GE produite jusqu’à présent ?

R : L’OCS GE produite jusqu’à présent n’utilise pas d’intelligence artificielle et la durée de photo-interprétation est plus longue, sa production plus couteuse. Jusqu’à présent  la sortie d’un département est de 4 à 5 ans après la prise de vue aérienne. L’objectif avec la nouvelle production de l’OCS GE est de permettre aux utilisateurs de disposer d’une donnée plus fraiche et livrée rapidement après la PVA. Cela va permettre aussi de couvrir la France entière d’ici 2024 et ainsi avoir un référentiel commun afin de répondre à la loi « Climat  et Résilience ».

L’OCS GE produite dans le cadre de ce projet aura les mêmes spécifications et objectifs qualité que les OCS GE socle produites jusqu’à présent, avec toutefois une distinction des usages 2,3 et 5 en plus.

Q : Comment sont produites les données de  l’OCS GE avec le nouveau processus ?

R : Les photos aériennes sont initialement traitées et classifiées par intelligence artificielle (Deep Learning ou apprentissage profond). Le résultat de la classification, la « carte de chaleur »,  est ensuite vectorisée pour répondre aux spécifications de l’OCS GE. Les données des bases existantes (BD TOPO, RPG, Fichiers fonciers, BD Forêt) sont ensuite intégrées pour compléter la couverture et l’usage. Les données ainsi traitées sont corrigées automatiquement et finalement photo-interprétées pour atteindre le niveau de qualité attendu pour l’OCS GE.

Production d’une carte de prédiction des PVA par intelligence artificielle  à Vectorisation de la carte de prédiction à Traitement Vecteur et intégration des BD pour la production d’un produit OCSGE automatique à  Corrections complémentaires automatiques et photo-interprétation à Produit OCSGE final.

 

                 PVA                        Carte de prédiction          OCS GE automatique

 

Q : Qu’est-ce que représente la carte de prédiction IA ?

R : La carte de prédiction issue du traitement automatique, dans le contexte de la production OCS GE, est un raster (ensemble de pixels) couvrant une surface donnée et contenant plusieurs classes d’objet (bandes). Chaque pixel contient une valeur de 254 répartie sur l’ensemble des bandes. Si une bande (ex : bâti) a une valeur de 254 alors le pixel accorde une probabilité de 100% pour que ça soit du bâti.

Q : Les différentes classes sont-elles produites indépendamment les unes des autres ou au contraire l’IA travaille t’elle en parallèle sur l’ensemble des classes ?

R : On produit chaque classe indépendamment. Le choix de privilégier telle ou telle classe en cas de recouvrement entre classes se fait dans un second temps, en fonction du score (probabilité) obtenu par chacune des classes identifiées sur le même pixel.

Q : Comment savoir où il faut couper en cas de recouvrement entre deux classes ?

Le résultat IA (issu d’une analyse des PVA, Images infrarouge, MNT, MNS..) attribue un score de 0 à 254 (probabilité) à chaque pixel. Plus le score est proche de 254, plus la probabilité du pixel d’appartenir à cette classe est forte. Un seuil est défini (127 par exemple) pour définir où couper.

 

 

 

Q : Pour un pixel donné, l’IA prend-elle en compte l’information apportée par les pixels voisins ?

R : Oui, l’information portée par les pixels voisins est prise en compte. C’est le contexte.

Q : Quels sont les traitements mis en œuvre pour passer de la carte de chaleur à la carte vectorisée ? Comment fonctionne la vectorisation ?

R : Il s’agit de traitements automatisés ou automatisables qui sont pour certains d’entre eux assez proches de ce qui était mis en œuvre dans le processus traditionnel pour intégrer les bases de données exogènes (comblement automatique des petites surfaces, lissage,…).

Pour vectoriser les cartes de chaleur issues du traitement IA, un seuillage (127 par exemple) par classe est appliqué afin de transformer ces dernières en images binaires où les pixels n’auront que 2 valeurs possibles ; chaque pixel de valeur inférieure à un seuil est mis à 0 (hors de la classe bâti par exemple); les autres sont mis à 1 (dans la classe bâti par exemple).

Q : quels sont les critères utilisés pour déterminer les zones à vérifier après la génération automatique de l’IA ?

R : Le choix des zones se fait à l’appréciation du contrôleur; on ne fait pas de contrôle « statistiques » de manière systématique pour valider le choix des zones et que celles-ci représentent bien tous les types de paysages dans le territoire. On s’appuie parfois sur Corine Land Cover pour regarder si on ne loupe rien d’important globalement.

Les critères pris sont:

-             Les types de paysage présents dans le département (on s’autorise aussi un paysage autre pour des paysages spécifiques : carrières, vergers, …)

-             Choisir des zones qui sont différentes intra-paysage (2-5 zones par types de paysage dépendant du département). Par exemple pour le paysage « plaine agricole », prendre des champs avec différentes cultures, différents état (labourée, jeune pousse, …). Autre exemple pour le paysage « urbain » on prend une zone commerciale, des zones avec de grands immeubles, des zones d’urbain très dense type centre-ville, …

-             Avoir un nombre raisonnable de dalle (on a mis une limite de 24 mais c’est pour éviter d’aller voir trop de dalle à chaque fois, l’idée n’étant pas de faire un contrôle exhaustif).

La notation des classes a pour deux objectifs principaux :

-             Avoir une idée de la qualité de l’inférence pour servir de garde-fou avant la lourde étape de traitement vecteur, qualité par interprétation visuelle pour compléter les statistiques du modèle.

-             Pouvoir identifier certains biais récurrents (confusions entre deux classes sur des objets particuliers) pour pouvoir améliorer les annotations existantes/préparer des nouvelles zones à saisir

 

Q : Quels sont les usages que l’on a le plus de mal à caractériser ?

R : L’information usage vient principalement des bases de données existantes. Les usages posant problèmes sont a priori les mêmes que pour l’OCS GE produite de façon classique. Les espaces « naturels » associés aux bâtiments posent notamment problème.

Q : Le processus de production sera-t-il public afin de permettre aux acteurs locaux de faire appel à des prestataires pour faire produire des millésimes complémentaires ?

R : Toutes les informations nécessaires pour faire produire de l’OCS GE sont déjà en ligne. A voir si l’on diffuse également les données d’apprentissage.

Une description du processus de production est disponible sur le site : https://artificialisation.developpement-durable.gouv.fr/

Q : Y’aura-il une cohérence avec les OCS GE déjà produites et les OCS GE qui  seront produites dans le cadre de ce projet ?

R : La cohérence entre les OCS GE déjà existantes et ceux produites sera garantie dans la mesure du possible. 

Q : Quel est le calendrier de production de l’OCS GE ?

R : L’ensemble de la France entière (DROM : Guadeloupe, Martinique, Réunion, Mayotte, Guyane en partie) doit être cartographié en deux millésimes d’ici 2024.

Q : Concernant la nomenclature « Couvertures » et « Usages », quelles seront les différences entre l’OCS GE produite de manière classique et l’OCS GE nouvelle génération (OCS GE NG)

R : Il n’y aura pas de différence en ce qui concerne la nomenclature socle (Couverture et Usage) entre les OCS GE produites jusqu’à présent et les OCS GE qui seront produites avec le nouveau processus. Toutefois, dans l’OCS GE produite dans le cadre de ce projet, l’usage 235 sera découpé en usage 2, 3 et 5. Par ailleurs, les parcs photovoltaïques (US2432 Production d'énergie solaire) et les carrières (US133 Carrières matériaux) feront l’objet d’un codage spécifique dans l’OCS GE du Gers, à titre expérimental.

Q : A quelle résolution est l’OCS GE NG?

R : L’échelle de l’OCS GE NG est la même que l’OCS GE « Classique ».

• Echelle d’utilisation : jusqu’au 1 : 2500 ;
• 500 m² pour les objets situés dans la zone construite ;
• 2500 m² pour les objets situés hors zone construite ;
• Seuils de largeur : 5m pour les réseaux routiers et ferrés, 10m pour les autres couvertures du sol,

20m pour l’usage sylvicole.

• Unités minimales de collecte 200 m² pour les zones bâties ;

Nota : Le seuil de prise en compte des bâtiments peut aller jusqu’à 50m².Toutefois, les surfaces bâties isolées ayant une surface comprise entre 50 m² et 200 m² sont agrandies pour que leur surface soit égale à  200 m².

Q : La taille des pixels de la carte de chaleur est-elle la même que celle des pixels de l’image utilisée pour produire la donnée ?

R : Oui (résolution de 20 cm)

Q : A quelle précision géométrique est l’OCS GE ?

R : La précision géométrique peut aller d’un mètre pour les zones bâties  à 5 mètres pour les limites de forêt

Q : Existe-il une classe « Piscine » dans l’OCS GE ?  

R : Non, pas de classe spécifique « Piscine » dans l’OCS GE.

Q : Pourquoi les piscines privées ne sont-elles pas identifiées comme surface d’eau CS1.2.2 dans l’OCS GE ?  

R : Seulement les piscines ayant une surface supérieure à 500 m² (en zone construite) sont représentées dans l’OCS GE, ce qui est le cas pour certaines piscines municipales par exemple.

Q : Qu’est-ce qu’inclut la zone construite ?

R : La zone construite regroupe les zones bâties (« Zones bâties » CS1.1.1.1), quel que soit leur usage, auxquelles on adjoint des zones voisines d’usage « production secondaire, production tertiaire ou usage résidentiel » (US235) et « réseaux de transport, logistique et infrastructure » (US4).

Q : A quel niveau l’enrichissement de la nomenclature socle pourrait-elle se faire ?

R : L’enrichissement peut se faire au niveau local, une fois les données socle produites, avec éventuellement un appui méthodologique de l’IGN et de la DGALN.

Q : Où peut-on trouver les premières expérimentations ?

R : Sur le site du portail de l'artificialisation des sols : https://artificialisation.developpement-durable.gouv.fr/ocsge-acces-donnees

• L’usage Abandonné (US6.2) pour de la végétation ne va être utilisé que dans les enceintes elles-mêmes abandonnées (on applique le même usage à toute l’infrastructure). Par exemple des usines ou des bases militaires désaffectées.
• Dans les spécifications, l’usage abandonné serait possible dans le domaine agricole mais, dans les faits, on va préférer un usage US6.3 (sans usage) en vertu de l’interprétation de cette phrase des spécifications : «Une zone appartient à la catégorie des zones abandonnées si elle n’est plus utilisée ou qu’elle ne peut plus l’être à ses fins originelles sans importants travaux de réparation ou de rénovation» (avec l’hypothèse sous-jacente qu’un champ peut facilement être réutilisé à ses fins originelles).
• Si les parcelles sont toujours déclarées dans le RPG ou si on voit que ce n’est que temporairement laissé de côté (jachère ou autre), on les garde en US1.1. Pour info : de mémoire de mon passage RPG, une zone agricole est retirée du RPG si elle est en friche sur les 2 derniers millésimes.

Par ailleurs, sur une friche agricole, c’est la couverture qui va évoluer : soit en CS221 (herbacé), soit en CS212 (véget arbustive) soit en CS2111 (feuillus) selon ce qu’on voit à l’ortho (avec l’idée, c’est d’abord herbacé puis arbustif la fois d’après puis feuillus quand les arbres auront bien grandi…)

 

En conclusion en US1.1 (agricole) si c’est temporairement laissé de côté et US6.3 (sans usage) si on sait que c’est durablement inutilisé.

L’usage 6.2 abandonné ne va pas être retenu sauf dans des cas exceptionnels (une friche agricole dans une base militaire abandonnée par exemple…)

L’OCS GE et la loi « Climat et Résilience »

Q : Dans la loi « Climat et Résilience » du 22/08/2021, l'artificialisation est définie comme l'altération durable de tout ou partie des fonctions écologiques d'un sol, en particulier de ses fonctions biologiques, hydriques et climatiques, ainsi que de son potentiel agronomique par son occupation ou son usage [...] Au sein des documents de planification et d'urbanisme, lorsque la loi ou le règlement prévoit des objectifs de réduction de l'artificialisation des sols ou de son rythme, ces objectifs sont fixés et évalués en considérant comme :

1. a) Artificialisée une surface dont les sols sont soit imperméabilisés en raison du bâti ou d'un revêtement, soit stabilisés et compactés, soit constitués de matériaux composites ;
2. b) Non artificialisée une surface soit naturelle, nue ou couverte d'eau, soit végétalisée, constituant un habitat naturel ou utilisée à usage de cultures.

Par ailleurs, les articles 191 à 226  fixent des objectifs de réduction de la consommation d’espaces NAF dans les 10 ans (soit 2031) et des objectifs de zéro artificialisation nette d’ici 2050.

Comment sera alors calculée l’artificialisation avec l’OCS GE ? Quels seront les outils à disposition pour calculer / mesurer la consommation d’espace NAF et vérifier que les objectifs de zéro artificialisation nette sont bien atteints ?

R : Les décrets d’application de la loi Climat et Résilience sont en cours d’écriture et le volet applicatif n’est donc pas encore totalement stabilisé (début 2022),  nous ne pouvons donc pas répondre de manière exhaustive à cette question.

Dans la première tranche de 10 ans, les objectifs de réduction concernent la consommation des espaces NAF et les fichiers fonciers apportent des premiers éléments de réponse à un niveau macro. Progressivement, le calendrier de production des millésimes, la finesse géométrique et sémantique de l’OCS GE permettront de répondre aux échéances et objectifs de prise en compte des besoins des différents échelons territoriaux.

Les décideurs des collectivités disposeront donc d’outils de connaissance contribuant à la mesure et au suivi de l’artificialisation des sols, en appui à leur politique de planification et aux rapports triennaux à produire.

Par exemple, l’outil « SPARTE » (Service du Portail de l’Artificialisation des Territoires - Philippe Loriot chargé de mission à la DDTM33) qui vise à faciliter la compréhension et l’accès au bilan de l’artificialisation des sols à l’ensemble des acteurs du territoire est en cours de développement. Ce service s’appuie sur les données de l’OCS GE, sur les fichiers fonciers mais aussi sur les documents issus du Géoportail de l’urbanisme (GPU). Avec cet outil, un aménageur ou un responsable d’urbanisme pourront par exemple simuler la consommation d’espace d’un projet.

Q : Quels sont les indicateurs OCS GE qui seront disponibles au niveau national ?

R : Il a été prévu dans le cadre de l’observatoire de l’artificialisation des indicateurs nationaux de suivi (travaux en cours):

• Suivi de l’artificialisation : flux artificialisé / non artificialisé entre 2 millésimes ;
• Suivi de l’étalement urbain : détermination d’une enveloppe urbaine (rapprochement avec la notion de zone construite) ;
• Suivi de l’imperméabilisation : flux entre 2 millésimes ;
• Suivi du mitage / fractionnement : basé sur les enveloppes urbaines ;
• Suivi de la nature en ville : ratio surface végétation / surface enveloppe urbaine ;
• Suivi de la consommation d’espace (basé sur les fichiers fonciers).

 

Les critères auxquels ces indicateurs nationaux doivent répondre sont les suivants :

• Mesurables ;
• Simples ;
• Compréhensibles ;
• Pouvant être représentés (graphique, cartographie, statistique,…).