Description du jeu de données
Le produit WorldCover de l'Agence spatiale européenne (ASE) fournit une carte de la couverture terrestre mondiale pour 2020 & 2021 à une résolution de 10 mètres, basée sur les données de Copernicus Sentinel-1 et de Sentinel-2. Le produit WorldCover comprend 11 classes de couverture terrestre et a été généré dans le cadre du projet WorldCover de l'ASE, qui fait partie du 5e programme d'observation de la Terre (EOEP-5) de l'Agence spatiale européenne. Une première version du produit, contenant la carte 2020 a été publiée en octobre 2021. La carte 2021 a été publiée en octobre 2022 en utilisant un algorithme amélioré.
Utilisation
La carte WorldCover est un jeu de données à l'échelle mondiale, généré avec une méthodologie unique appliquée à toutes les régions. En tant que telle, la précision de la carte peut varier selon les endroits et l'échelle. Cela dit, WorldCover a profité de la participation de plusieurs utilisateurs finaux actifs dans différents domaines, qui ont fourni des données primaires pour tous les aspects techniques et qui ont suivi l'ensemble du déroulement du projet, de la conception à la validation et à l'adoption. Par conséquent, WorldCover a l'intention de fournir un avantage substantiel à diverses communautés d'utilisateurs et d'élargir la base d'utilisateurs de la couverture terrestre mondiale établie et le développement de nouveaux services.
Les cartes WorldCover 2020 et 2021 ont été générées avec différentes versions d'algorithmes et, par conséquent, les changements entre les cartes doivent être traités avec prudence car celles-ci contiennent à la fois des changements réels de couverture terrestre ainsi que des changements dus aux algorithmes utilisés. Une version mise à jour de la carte 2020 utilisant le même algorithme que la carte 2021 devrait être publiée dans un avenir proche. L'ensemble de données WorldCover 2021 a été téléchargé plus de 20 000 fois.
Méthodologie
Le produit de couverture terrestre mondiale ESA WorldCover s'appuie davantage sur les expériences GlobCover et CCI Land Cover de l'Agence spatiale européenne. L'algorithme utilisé pour générer le produit WorldCover de couverture terrestre mondiale est basé sur l'algorithme utilisé pour générer la carte dynamique annuelle Copernicus Global Land Service Land Cover (CGLS-LC) à une résolution de 100 m (Buchhorn et al., 2020). Le flux de travail CGLS-LC utilise en entrée des données Proba-V de 100 m, sur 5 jours, qui ont été retraitées selon la grille UTM de Sentinel-2, ainsi que des données d'entraînement obtenues à une résolution de 10 m. Pour générer la carte WorldCover, l'algorithme a été appliqué à la carte de la couverture terrestre. Cependant, pour la génération de la carte WorldCover, les données d'images multispectrales de Sentinel-2 et les données du radar à synthèse d'ouverture (RSO) en bande C de Sentinel-1 sont utilisées à la place des données Proba-V.
Les étapes méthodologiques suivantes ont été incluses dans la production de la carte WorldCover:
- Les produits Level 2A (L2A) et Ground Range Detected (GRD) pour Sentinel-2 (S2) et Sentinel-1 (S1), sont sélectionnés puis filtrés pour la couverture nuageuse (Sentinel-2), ou prétraités en séries temporelles de rétrodiffusion Gamma0 (pour Sentinel-1).
- Les nuages et les ombres de nuages sont supprimés dans les bandes de réflectance de Sentinel-2. Composites médians sur dix jours sont calculés à partir des séries temporelles des bandes nettoyées et des indices de végétation (VI) supplémentaires sont calculés pour chaque étape de la série temporelle. Pour les bandes S1, un filtre de chatoiement multi-temporel supplémentaire est utilisé avant de composer les séries temporelles.
- À partir de ces séries chronologiques nettoyées, des statistiques descriptives temporelles telles que les 10e, 50e, 90e centiles et l'intervalle interquartile sont calculées. Celles-ci sont utilisées comme caractéristiques avec d'autres caractéristiques extraites de couches auxiliaires (par exemple, le Copernicus Global Digital Elevation Model) dans la classification.
- Ensuite, différents modèles (scénarios) sont entraînés à l'aide d'un algorithme d'arbre de décision à gradient amélioré (CatBoost) en utilisant un ensemble de données d'entraînement étiquetées manuellement à une résolution de 10 m, disponible à partir du Copernicus Global Land Service Land Cover, complété par des données d'entraînement obtenues à partir d'OpenStreetMap, Global Surface Water Explorer et Global Mangrove Watch.
- Enfin, les différents scénarios sont combinés dans une carte finale de la couverture terrestre grâce à l'application de différentes règles d'experts et ensuite tuilés en tuiles de 3 x 3 degrés en projection géographique (EPSG:4326). Certaines de ces règles expertes utilisent des jeux de données auxiliaires (par exemple OpenStreetMap, Global Surface Water Explorer, Global Mangrove Watch) afin de moduler les probabilités fournies par le classificateur pour produire une meilleure prédiction finale.
Incertitude et précision
Les données WorldCover sont analysées au moyen d'une évaluation indépendante de la précision statistique, de comparaisons de cartes, d'une évaluation de la précision spatiale et d'évaluations par les utilisateurs finaux. L'évaluation de la précision statistique suit les exigences du groupe de travail sur l'étalonnage et la validation (WGCV) du Système mondial des systèmes d’observation de la terre (CEOS) en matière de validation des produits terrestres (LPV). Une stratification globale indépendante de toute carte de couverture terrestre et utilisant la grille de l’UTM (La projection Transverse universelle de Mercator) de Sentinel 2 comme base géographique a été appliquée pour fournir plus de 21 000 unités primaires d'échantillonnage (PSU) contenant chacune cent pixels de référence de 10x10 m pour les années 2020 & 2021 - pour une évaluation élevée de la précision aux niveaux global et continental (minimum de 3000 PSU par continent). Les produits WorldCover 2020 et 2021 atteignent une précision globale de +/- 75 et 77 %, respectivement. Plus de détails peuvent être trouvés dans le rapport de validation du produit.
Maintien du jeu de données
Le jeu de données WorldCover est un produit de démonstration de l'Agence spatiale européenne et devrait migrer vers le service de Surveillance Terrestre Copernicus dans les années à venir.
Caractéristiques techniques
Résolution spatiale: 1°/12000 ou (~10 m)
Couverture géographique: Globale
Couverture temporelle: 2020/2021
Fréquence de mise à jour: Annuelle
Format: GeoTIFF
Politique des données: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY-4.0)
Guide ou manuel d’utilisation associé
Le manuel du produit:
https://esa-worldcover.org/en/data-access
Le rapport de validation:
https://esa-worldcover.org/en/data-access
Le lien vers le jeu de données:
https://esa-worldcover.org/en/data-access
https://worldcover2020.esa.int/
https://worldcover2021.esa.int/
Points de contact pour les questions et les requêtes
Ruben Van De Kerchove
Chef de projet WorldCover
Institut flamand pour la recherche technologique (VITO)
Mol, Belgium
Adresse électronique: ruben.vandekerchove@vito.be
Olivier Arino
Responsable technique de WorldCover
Agence spatiale européenne
ESA/ESRIN
Frascati, Italie
Adresse électronique: Olivier.Arino@esa.int
