Annonce postée par : Soumia Bengoufa (soumia.bengoufa(a)univ-brest.fr)
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Extraction automatique et suivi spatio-temporel du trait de côte en Bretagne à partir des
images de Très Haute Résolution Spatiale (Pléiades Neo)
Offre de stage M1 ou M2 à partir avril 2022
La frange terrestre proche du trait de côte est un espace caractérisé par sa mobilité
permanente (Paskoff and Clus-Auby, 2007). Depuis que l’on mesure de façon fiable
l’évolution de la frange côtière, on constate que de nombreux littoraux sablonneux
marquent une tendance au recul du trait de côte vers la terre. Ainsi, près de 62 % des
littoraux sablonneux du monde connaissent une érosion (Luijendijk et al., 2018). Des
études menées en Bretagne (Hénaff, 2004; Suanez et al., 2015, Stéphan et al., 2019) font
la synthèse des observations réalisées afin d’étudier le phénomène de l’érosion au niveau
de la côte bretonne, en révélant que plus de 35 % du linéaire est en situation d’érosion
(Stéphan et al., 2019). Dans ce contexte, la notion du trait de côte est un élément
crucial pour la gestion du risque. L’analyse spatio-temporelle de sa position est parmi
les approches les plus répondues pour la caractérisation du phénomène de l’érosion
(Boak et Turner, 2005).
La détection des indicateurs du trait de côte est effectuée par des approches directes sur
le terrain, qui sont limitées généralement pour des études sur le court terme, ou
indirectes en utilisant des documents iconographiques (Boak et Turner, 2005). Cette
dernière s’appuie sur l’analyse des cartes, photographies aériennes et images
satellitaires. Plusieurs études ont examiné le potentiel des images satellites pour
étudier l'évolution du trait de côte (Aedla et al., 2015; García-Rubio et al., 2015;
Toure et al., 2019; Bengoufa et al., 2021). En effet, il a été démontré que l'imagerie
optique de hautes résolutions, à l’instar de l'imagerie multi spectrale SPOT et
Pléiades, fournit des informations de meilleure qualité et offre des approches adaptées à
la problématique de la détection du trait de côte (Almonacid-Caballer et al., 2016; Hegde
et Akshaya, 2015).
Plus souvent, l’indicateur du trait de côte est numérisé puis superposé pour comparer sa
position avec d’autres traits de côte plus anciens dans un Système d’Information
Géographique. La numérisation des traits de côte multi-dates est une technique manuelle
remise en question de par sa subjectivité. Ainsi, le développement des techniques (semi)
automatiques est nécessaire pour extraire le trait de côte et rendre la cartographie moins
subjective, plus fiable et rapide.
Récemment, plusieurs algorithmes de Machine et Deep Learning, comme Support Vector
Machine, Random Forest et Réseau neuronal convolutif (Convolutional Neural Network), ont
été adoptés avec succès pour les applications de télédétection (Niculescu et al., 2018).
Toutefois, l’efficacité de ces méthodes pour la détection du trait de côte n’a pas été
pertinemment étudiée sur les côtes macro-tidales (Bengoufa et al., 2021).
L’objectif de ce stage est d’explorer l’apport des algorithmes de Machine/ Deep Learning
(RF, SVM, MLP et CNN) pour l'extraction précise du trait de côte, ainsi que d’estimer
le taux d'érosion au niveau de la côte bretonne (quelques sites d’étude seront
sélectionnés). Il faudra prendre en compte la disponibilité récente des nouveaux capteurs
en conjonction avec des algorithmes de classification et de segmentation d’image les plus
efficaces.
1. Profil recherché :
• Étudiant en master 1 ou 2 ou ingénieur en 3e année, dans les domaines de la géomatique /
télédétection/ traitement des images avec de connaissance en informatique ;
• Connaissances approfondies en télédétection, traitement d’images ;
• Savoir utiliser les logiciels de traitement de données satellites ;
• Expériences élémentaires de programmation (Python, R, Matlab……) ;
• Capacité de travailler en anglais.
2. Encadrement :
• Simona Niculescu, Enseignant chercheur HDR, UMR6554 LETG, Université de Bretagne
Occidentale simona.niculescu(a)univ-brest.fr
• Soumia BENGOUFA, UMR6554 LETG, Université de Bretagne Occidentale
bengoufasoumia(a)gmail.com.
3. Durée du stage :
• 4 mois à partir du 1er avril 2022.
4. Lieu :
• Institut Universitaire Européen de la Mer / Technopôle Brest-Iroise, Rue Dumont
d'Urville, 29280 Plouzané
Laboratoire Littoral-Environnement-Télédétection-Géographie (LETG-Brest)
5. Gratification : Selon barème légal.
Références
Aedla, R., Dwarakish, G.S., Reddy, D.V., 2015. Automatic Shoreline Detection and Change
Detection Analysis of Netravati-GurpurRivermouth Using Histogram Equalization and Adaptive
Thresholding Techniques. Aquatic Procedia, INTERNATIONAL CONFERENCE ON WATER RESOURCES,
COASTAL AND OCEAN ENGINEERING (ICWRCOE’15) 4, 563–570.
https://doi.org/10.1016/j.aqpro.2015.02.073
Almonacid-Caballer, J., Sánchez-García, E., Pardo-Pascual, J.E., Balaguer-Beser, A.A.,
Palomar-Vázquez, J., 2016. Evaluation of annual mean shoreline position deduced from
Landsat imagery as a mid-term coastal evolution indicator. Marine Geology 372, 79–88.
https://doi.org/10.1016/j.margeo.2015.12.015
Bengoufa, S., Niculescu, S., Mihoubi, M.K., Belkessa, R., Ali, R., Rabehi, W., Abbad, K.,
2021. Machine learning and shoreline monitoring using optical satellite images: case study
of the Mostaganem shoreline, Algeria. Journal of Applied Remote Sensing 15.
https://doi.org/10.1117/1.JRS.15.026509
Boak, E.H., Turner, I.L., 2005. Shoreline Definition and Detection: A Review. Journal of
Coastal Research 21, 688–703.
https://doi.org/10.2112/03-0071.1
BONNOT-COURTOIS, C., FEISS-JEHEL, C., de SAINT-LEGER, E., 2008. Vulnérabilité des rivages
en Côtes d’Armor (Bretagne Nord, France): aléas et enjeux. Xème Journ. Natl. Génie
Côtier-Génie 155.
García-Rubio, G., Huntley, D., Russell, P., 2015. Evaluating shoreline identification
using optical satellite images. Marine Geology 359, 96–105.
https://doi.org/10.1016/j.margeo.2014.11.002
Hegde, A.V., Akshaya, B.J., 2015. Shoreline Transformation Study of Karnataka Coast:
Geospatial Approach. Aquatic Procedia, INTERNATIONAL CONFERENCE ON WATER RESOURCES,
COASTAL AND OCEAN ENGINEERING (ICWRCOE’15) 4, 151–156.
https://doi.org/10.1016/j.aqpro.2015.02.021
Hénaff, A., 2004. Les aménagements des littoraux de la Région Bretagne en vue de leur
défense contre l’érosion depuis 1949 (Protection of the shoreline from coastal erosion
since 1949 in Britanny). Bulletin de l’Association de Géographes Français 81, 346–359.
https://doi.org/10.3406/bagf.2004.2397
Luijendijk, A., Hagenaars, G., Ranasinghe, R., Baart, F., Donchyts, G., Aarninkhof, S.,
2018. The State of the World’s Beaches. Sci Rep 8, 6641.
https://doi.org/10.1038/s41598-018-24630-6
Niculescu, S., Billey, A., Jr, H.T.-O.-A., 2018. Random forest classification using
Sentinel-1 and Sentinel-2 series for vegetation monitoring in the Pays de Brest (France),
in: Remote Sensing for Agriculture, Ecosystems, and Hydrology XX. Presented at the Remote
Sensing for Agriculture, Ecosystems, and Hydrology XX, International Society for Optics
and Photonics, p. 1078305.
https://doi.org/10.1117/12.2325546
Paskoff, R., Clus-Auby, C., 2007. L’érosion des plages: les causes, les remèdes. Institut
Océanographique, Paris/Monaco.
Stéphan, P., Blaise, E., Suanez, S., Fichaut, B., Autret, R., Floc’h, F., Cuq, V., Le
Dantec, N., Ammann, J., David, L., Jaud, M., Delacourt, C., 2019. Long, Medium, and
Short-term Shoreline Dynamics of the Brittany Coast (Western France). Journal of Coastal
Research 88, 89–109.
https://doi.org/10.2112/SI88-008.1
Suanez, S., Cancouët, R., Floc’h, F., Blaise, E., Ardhuin, F., Filipot, J.-F., Cariolet,
J.-M., Delacourt, C., 2015. Observations and Predictions of Wave Runup, Extreme Water
Levels, and Medium-Term Dune Erosion during Storm Conditions. Journal of Marine Science
and Engineering 3, 674–698.
https://doi.org/10.3390/jmse3030674
Toure, S., Diop, O., Kpalma, K., Maiga, A.S., 2019. Shoreline Detection using Optical
Remote Sensing: A Review. ISPRS International Journal of Geo-Information 8, 75.
https://doi.org/10.3390/ijgi8020075
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