Détection des changements spectraux—ArcGIS Pro

Disponible avec une licence Image Analyst.

La détection des changements à l’aide d’une imagerie multibande repose sur le calcul de la différence spectrale pixel par pixel.

La comparaison des données d’image multibandes permet de localiser les surfaces où un changement de réponse spectrale a été constaté, généralement pendant un certain temps. ArcGIS Pro propose quelques méthodes de comparaison des images multibandes.

Les méthodes de changement spectral sont disponibles après la sélection d’un raster multibande dans la fenêtre Contents (Contenu).

La fonction raster Compute Change (Calculer les changements) calcule la différence entre deux couches raster à la volée. Seuls les pixels de l’étendue visible sont traités et si un zoom arrière est appliqué à la résolution source des données en entrée, ils sont rééchantillonnés sur une taille plus importante dans le but d’accélérer le traitement. Cela permet de calculer les changements pour une visualisation et une évaluation rapides des changements. Vous pouvez combiner cette fonction avec d’autres fonctions raster dans le cadre d’un processus plus complexe.

L’outil de géotraitement Raster de calcul des changements calcule la différence entre deux jeux de données raster et génère un nouveau jeu de données raster contenant les informations des changements. Vous pouvez combiner cet outil avec d’autres outils dans le cadre d’un processus plus complexe.

L’Assistant de détection des modifications combine des outils et des fonctions qui vous guident lors des opérations de détection des changements catégoriels, de détection des changements de valeur de pixel, de détection des changements spectraux ou de détection des changements de série chronologique. Vous pouvez comparer deux jeux de données raster ou deux tranches dans un jeu de données raster multidimensionnelles.

Assistant de détection des changements

Pour lancer Change Detection Wizard (Assistant de détection de changement), cliquez sur le bouton du menu déroulant Change Detection (Détection de changement) sur l’onglet Imagery (Imagerie), dans le groupe Analysis (Analyse). Le bouton n’est pas disponible sur vous n’utilisez pas une scène de carte 2D ou si vous ne possédez pas l’extension Image Analyst.

Fenêtre Configure (Configurer)

La première fenêtre de l’Assistant de détection des changements est la fenêtre Configure (Configurer), dans laquelle vous définissez la valeur de l’option Change Detection Method (Méthode de détection des changements). Pour comparer des jeux de données multibandes, définissez Change Detection Method (Méthode de détection des changements) sur Spectral Change (Changement spectral).


Paramètre	Description
Raster d’origine	Premier raster utilisé dans le calcul. Pour évaluer le changement de l’intervalle 1 (précédemment) à l’intervalle 2 (ultérieurement), saisissez le raster de l’intervalle 1.
Vers raster	Second raster utilisé dans le calcul. Pour évaluer le changement de l’intervalle 1 (précédemment) à l’intervalle 2 (ultérieurement), saisissez le raster de l’intervalle 2.

Pour comparer deux tranches d’un jeu de données multidimensionelles, saisissez le raster multidimensionnel dans le paramètre From Raster (À partir d’un raster). La fenêtre Configure (Configurer) s’actualise et affiche les paramètres du tableau ci-dessous.


Paramètre	Description
Variable	Variable à analyser.
Dimension	Champ de dimension à utiliser pour comparer des tranches.
From Slice (À partir de la tranche)	Première tranche à utiliser dans le calcul. Pour évaluer le changement de l’intervalle 1 (précédemment) à l’intervalle 2 (ultérieurement), saisissez la tranche de l’intervalle 1.
To Slice (Vers la tranche)	Seconde tranche à utiliser dans le calcul. Pour évaluer le changement de l’intervalle 1 (précédemment) à l’intervalle 2 (ultérieurement), saisissez la tranche de l’intervalle 2.
Etendue de traitement	Étendue du traitement pour la sortie.
Pas d’échantillonnage X	Pas d’échantillonnage x utilisé pour calculer les statistiques et l’histogramme pour le raster de changement.
Pas d'échantillonnage Y	Pas d’échantillonnage y utilisé pour calculer les statistiques et l’histogramme pour le raster de changement.

Fenêtre Différence spectrale

La fenêtre Spectral Difference (Différence spectrale) permet de définir le mode de comparaison de l’imagerie multibande en entrée ainsi que le type d’information de changement à calculer.


Paramètre	Description
Type de différence	Méthode des différences à utiliser dans le calcul. Spectral Euclidean Distance (Distance euclidienne spectrale) - Distance entre deux rasters multibandes dont le spectre de chaque pixel est traité comme un vecteur. Des valeurs supérieures indiquent un plus grand nombre de changements entre les images. Il s’agit de l’option par défaut. Spectral Angle Difference (Écart de l’angle spectral) - Angle entre deux rasters multibandes dont le spectre de chaque pixel est traité comme un vecteur. Des angles supérieurs indiquent un plus grand nombre de changements entre les images. Band With Most Change (Bande avec le plus de changements) - Bande ayant fait l’objet du plus grand nombre de changements dans chaque pixel entre deux rasters multibandes.
Type de taille de cellule	Premier de : utilise la première taille de cellule des rasters en entrée. Mini de : utilise la taille de cellule la plus petite de tous les rasters en entrée. Max de : utilise la taille de cellule la plus grande de tous les rasters en entrée. Il s’agit de l’option par défaut. Moyenne de : utilise la taille de cellule moyenne de tous les rasters en entrée. Dernier de : utilise la dernière taille de cellule des rasters en entrée.
Type d’étendue	Premier de : utilise l’étendue du premier raster en entrée pour déterminer l’étendue de traitement. Intersection de : utilise l’étendue des pixels superposés pour déterminer l’étendue de traitement. Il s’agit de l’option par défaut. Union de : utilise l’étendue de tous les rasters pour déterminer l’étendue de traitement. Dernier de : utilise l’étendue du dernier raster en entrée pour déterminer l’étendue de traitement.

Cliquez sur Preview (Aperçu) pour ajouter une couche d’aperçu à la carte, avec les options que vous avez spécifiées. Vous pouvez modifier les options et cliquer sur Update Preview (Mettre à jour l’aperçu) pour actualiser la couche d’aperçu avec les nouvelles options.

Remarque :

Les couches d’aperçu sont générées via des fonctions raster. Lorsqu’un zoom arrière est appliqué au-delà de la résolution source, les fonctions raster traitent les données avec une taille de pixel rééchantillonnée. Pour être sûr que l’aperçu représente votre résultat final, appliquez un zoom sur la résolution source des données. Cliquez avec le bouton droit sur la couche d’aperçu et sélectionnez Zoom to Source Resolution (Résolution du zoom sur la source).

Fenêtre Classify Difference (Classer les différences)

La fenêtre Classify Difference (Classer les différences) permet d’examiner instantanément les différences de spectre de pixel sur la carte, et d’utiliser ces informations pour classer les résultats.

La section Explore Differences (Explorer les différences) est située dans la moitié supérieure de la fenêtre Classify Difference (Classer les différences).

Section Explorer les différences avec l’histogramme interactif

L’histogramme des valeurs de différence est affiché avec des poignées interactives de visualisation des changements. La couche Preview_Mask est ajoutée à la carte par défaut lorsque la fenêtre est ouverte. Lorsque vous déplacez les poignées de minimum et de maximum sur des valeurs différentes dans l’histogramme, les valeurs de pixel entre le minimum et le maximum sont visibles dans la couche Preview_Mask de la carte. Toutes les autres valeurs de pixel sont masquées. Il peut être plus facile de voir les valeurs après la désactivation de toutes les autres couches de la carte. Vous pouvez également modifier la symbologie de la couche Preview_Mask pour afficher plus facilement les résultats.

Pour ignorer l’étape de classification et conserver les différences de valeurs de pixel d’origine, décochez la case du paramètre Classify the difference in values (Classer les différences de valeur) et cliquez sur Next (Suivant) pour passer à la fenêtre suivante.

Utiliser l’histogramme interactif pour générer des classes

Pour générer des classes à l’aide de l’histogramme interactif, procédez comme suit :

Faites glisser les poignées de minimum et de maximum dans l’histogramme jusqu’à ce que vous ayez localisé l’information de changement qui est importante pour l’analyse (par exemple, une forte variation négative).
Cliquez sur le bouton Add New Class (Ajouter une nouvelle classe) .
Les valeurs minimale et maximale sélectionnées dans l’histogramme sont ajoutées comme valeurs de classe minimale et maximale dans la table Classify Output (Classer la sortie) au bas de la fenêtre.
Dans la table Classify Output (Classer la sortie), ajoutez la valeur de classe (un entier) dans le champ Output et le nom de la classe dans le champ Class Name.
Il s’agit de champs obligatoires.
Indiquez la couleur de symbolisation à utiliser pour la classe.

Générer manuellement des classes

Pour ajouter manuellement les informations de classe, sans utiliser l’histogramme interactif, procédez comme suit :

Cliquez sur le bouton Generate (Générer) .
Dans la fenêtre Generate (Générer), définissez le paramètre Maximum Value (Valeur maximale) sur le nombre de classes à générer.
Vous pouvez indiquer un nom de base pour les classes associées à chaque valeur unique. Vous pouvez également indiquer la combinaison de couleurs et la transparence pour la symbologie des classes.
Cliquez sur OK.
Dans la table Classify Output (Classer la sortie), saisissez les valeurs de champ de différence Minimum et Maximum pour chaque classe.

Remarque :

Fenêtre Post-traitement

La fenêtre Post-processing (Post-traitement) vous permet de lisser les résultats et de générer une sortie.


Paramètre	Description
Smoothing Neighborhood (Voisinage de lissage)	Taille du voisinage focal, en lignes et colonnes de pixels, à utiliser pour lisser les résultats. None (Aucun) : aucun lissage n’est effectué. Il s’agit de l’option par défaut. 3 × 3 : lissez les résultats selon un voisinage de 3 lignes de pixel par 3 colonnes de pixel. 5 × 5 : lissez les résultats selon un voisinage de 5 lignes de pixel par 5 colonnes de pixel. 7 × 7 : lissez les résultats selon un voisinage de 7 lignes de pixel par 7 colonnes de pixel.
Statistics Fill Method (Méthode de remplissage statistique)	Minimum : calcule la valeur minimale des pixels dans le voisinage. Maximum : calcule la valeur maximale des pixels dans le voisinage. Moyenne : calcule la valeur moyenne des pixels dans le voisinage. Il s’agit de l’option par défaut. Écart type : calcule la valeur d’écart type des pixels dans le voisinage. Médian : calcule la valeur médiane des pixels dans le voisinage. Majorité : calcule la majorité ou la valeur la plus fréquente des pixels dans le voisinage. Minorité : calcule la minorité ou la valeur la moins fréquente des pixels dans le voisinage. Méthode statistique à employer pour recalculer les valeurs de pixel afin d’obtenir un résultat plus lisse.
Save Result As (Enregistrer le résultat sous)	Indiquez le type en sortie à générer. Raster Dataset (Jeu de données raster) : les résultats sont enregistrés en tant que jeu de données raster. Raster Function Template (Modèle de fonction raster) : les résultats sont enregistrés en tant que modèle de fonction raster à utiliser pour un traitement supplémentaire. Feature Class (Classe d’entités) : les résultats sont enregistrés en tant que classe d’entités surfacique.
Jeu de données en sortie	Nom du jeu de données en sortie. Ce paramètre est disponible uniquement si le paramètre Save Result As (Enregistrer le résultat sous) est défini sur Raster Dataset (Jeu de données raster) ou sur Feature Class (Classe d’entités). Si la sortie est un jeu de données raster, spécifiez l’extension de fichier pour générer un raster dans un format pris en charge.

Pour disposer d’options de lissage supplémentaires, vous pouvez utiliser la fonction raster Statistics (Statistiques) sur les résultats. Sélectionnez None (Aucun) pour Smoothing Neighborhood (Voisinage de lissage) dans l’assistant et utilisez la fonction raster Statistics (Statistiques) sur le jeu de données raster en sortie.

Remarque :

Calculer un écart de l’angle spectral

L’exemple suivant calcule l’écart de l’angle spectral entre deux images Landsat 8.

Ajoutez les deux images Landsat 8 à la carte.
La couche d’images antérieure étant sélectionnée dans la fenêtre Contents (Contenu), lancez l’Assistant de détection des changements dans l’onglet Imagery (Imagerie) du groupe Analysis (Analyse).
Dans la fenêtre Configure (Configurer), définissez Change Detection Method (Méthode de détection des changements) sur Change (Changement spectral).
Définissez le paramètre From Raster (Raster d’origine) sur la couche raster antérieure.
Définissez le paramètre To Raster (Raster de destination) sur la couche raster ultérieure.
Cliquez sur Next (Suivant).
Dans la fenêtre Band Difference (Différence de bande), définissez Difference Type (Type de différence) sur Spectral Angle Difference (Écart de l’angle spectral).
1. Définissez le paramètre Cell Size Type (Type de taille de cellule) sur Max of (Max de) et le paramètre Extent Type (Type d’étendue) sur Intersection of (Intersection de).
Cliquez sur Next (Suivant).
Dans la fenêtre Classify Difference (Classer les différences), faites glisser la poignée de minimum de l’histogramme jusqu’à ce que les résultats du masque d’aperçu soient limités à votre zone d’intérêt. Conservez la poignée de maximum de l’histogramme sur la plus grande valeur positive. Cliquez sur Add New Class (Ajouter une nouvelle classe).
Cela permet de réduire la présence de changements ambiants à petits angles ou d’arrière-plan dans les résultats.
Dans la table Classify Output (Classer la sortie), définissez la valeur de champ Output sur 1, saisissez un nom pertinent pour le champ Class Name, puis utilisez le sélecteur de couleurs pour sélectionner une couleur rouge.
Cliquez sur Next (Suivant).
Dans la fenêtre Post-processing (Post-traitement), définissez le paramètre Smoothing Neighborhood (Lissage du voisinage) sur 3 x 3 et le paramètre Statistics Fill Method (Méthode de remplissage à l’aide de statistiques) sur Majority (Majorité).
Pour le paramètre Output Dataset (Jeu de données en sortie), saisissez Spectral_angle_change.tif et cliquez sur Run (Exécuter).
Une fois que le jeu de données est ajouté à la carte, cliquez sur Finish (Terminer) pour fermer l’Assistant de détection des changements.

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