Fast Unsupervised Multi-Scale Characterization of Urban Landscapes Based on Earth Observation Data
2021
Teillet, Claire | Pillot, Benjamin | Catry, Thibault | Demagistri, Laurent | Lyszczarz, Dominique | Lang, Marc | Couteron, Pierre | Barbier, Nicolas | Adou Kouassi, Arsène | Gunther, Quentin | Dessay, Nadine | UMR 228 Espace-Dev, Espace pour le développement ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-Avignon Université (AU)-Université de La Réunion (UR)-Université de Montpellier (UM)-Université de Guyane (UG)-Université des Antilles (UA) | Entente Interdept Causses & Cevennes | Dynamiques et écologie des paysages agriforestiers (DYNAFOR) ; École nationale supérieure agronomique de Toulouse (ENSAT) ; Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN) ; Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Occitanie])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Université Félix Houphouët-Boigny [Abidjan, Côte d'Ivoire] (UFHB) | École nationale des sciences géographiques (ENSG) ; Institut National de l'Information Géographique et Forestière [IGN] (IGN)-Université Gustave Eiffel | Centre National D’études Spatiales | ANR-10-EQPX-0020,GEOSUD,GEOSUD : Infrastructure nationale d'imagerie satellitaire pour la recherche sur l'environnement et les territoires et ses applications à la gestion et aux politiques publiques(2010)
International audience
Show more [+] Less [-]English. Most remote sensing studies of urban areas focus on a single scale, using supervised methodologies and very few analyses focus on the “neighborhood” scale. The lack of multi-scale analysis, together with the scarcity of training and validation datasets in many countries lead us to propose a single fast unsupervised method for the characterization of urban areas. With the FOTOTEX algorithm, this paper introduces a texture-based method to characterize urban areas at three nested scales: macro-scale (urban footprint), meso-scale (“neighbourhoods”) and micro-scale (objects). FOTOTEX combines a Fast Fourier Transform and a Principal Component Analysis to convert texture into frequency signal. Several parameters were tested over Sentinel-2 and Pleiades imagery on Bouake and Brasilia. Results showed that a single Sentinel-2 image better assesses the urban footprint than the global products. Pleiades images allowed discriminating neighbourhoods and urban objects using texture, which is correlated with metrics such as building density, built-up and vegetation proportions. The best configurations for each scale of analysis were determined and recommendations provided to users. The open FOTOTEX algorithm demonstrated a strong potential to characterize the three nested scales of urban areas, especially when training and validation data are scarce, and computing resources limited.
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Bibliographic information
This bibliographic record has been provided by Institut national de la recherche agronomique