REFLECT : logiciel de restitution des réflectances au sol pour l’amélioration de la qualité de l'information extraite des images satellitales à haute résolution spatiale

RÉSUMÉ - Les images satellitales multispectrales, notamment celles à haute résolution spatiale (plus fine que 30 m au sol), représentent une source d’information inestimable pour la prise de décision dans divers domaines liés à la gestion des ressources naturelles, à la préservation de l’environnement ou à l’aménagement et la gestion des centres urbains. Les échelles d’étude peuvent aller du local (résolutions plus fines que 5 m) à des échelles régionales (résolutions plus grossières que 5 m). Ces images caractérisent la variation de la réflectance des objets dans le spectre qui est l’information clé pour un grand nombre d’applications de ces données. Or, les mesures des capteurs satellitaux sont aussi affectées par des facteurs « parasites » liés aux conditions d’éclairement et d’observation, à l’atmosphère, à la topographie et aux propriétés des capteurs. Deux questions nous ont préoccupé dans cette recherche. Quelle est la meilleure approche pour restituer les réflectances au sol à partir des valeurs numériques enregistrées par les capteurs tenant compte des ces facteurs parasites ? Cette restitution est-elle la condition sine qua non pour extraire une information fiable des images en fonction des problématiques propres aux différents domaines d’application des images (cartographie du territoire, monitoring de l’environnement, suivi des changements du paysage, inventaires des ressources, etc.) ? Les recherches effectuées les 30 dernières années ont abouti à une série de techniques de correction des données des effets des facteurs parasites dont certaines permettent de restituer les réflectances au sol. Plusieurs questions sont cependant encore en suspens et d’autres nécessitent des approfondissements afin, d’une part d’améliorer la précision des résultats et d’autre part, de rendre ces techniques plus versatiles en les adaptant à un plus large éventail de conditions d’acquisition des données. Nous pouvons en mentionner quelques unes : - Comment prendre en compte des caractéristiques atmosphériques (notamment des particules d’aérosol) adaptées à des conditions locales et régionales et ne pas se fier à des modèles par défaut qui indiquent des tendances spatiotemporelles à long terme mais s’ajustent mal à des observations instantanées et restreintes spatialement ? - Comment tenir compte des effets de « contamination » du signal provenant de l’objet visé par le capteur par les signaux provenant des objets environnant (effet d’adjacence) ? ce phénomène devient très important pour des images de résolution plus fine que 5 m; - Quels sont les effets des angles de visée des capteurs hors nadir qui sont de plus en plus présents puisqu’ils offrent une meilleure résolution temporelle et la possibilité d’obtenir des couples d’images stéréoscopiques ? - Comment augmenter l’efficacité des techniques de traitement et d’analyse automatique des images multispectrales à des terrains accidentés et montagneux tenant compte des effets multiples du relief topographique sur le signal capté à distance ? D’autre part, malgré les nombreuses démonstrations par des chercheurs que l’information extraite des images satellitales peut être altérée à cause des tous ces facteurs parasites, force est de constater aujourd’hui que les corrections radiométriques demeurent peu utilisées sur une base routinière tel qu’est le cas pour les corrections géométriques. Pour ces dernières, les logiciels commerciaux de télédétection possèdent des algorithmes versatiles, puissants et à la portée des utilisateurs. Les algorithmes des corrections radiométriques, lorsqu’ils sont proposés, demeurent des boîtes noires peu flexibles nécessitant la plupart de temps des utilisateurs experts en la matière. Les objectifs que nous nous sommes fixés dans cette recherche sont les suivants : 1) Développer un logiciel de restitution des réflectances au sol tenant compte des questions posées ci-haut. Ce logiciel devait être suffisamment modulaire pour pouvoir le bonifier, l’améliorer et l’adapter à diverses problématiques d’application d’images satellitales; et 2) Appliquer ce logiciel dans différents contextes (urbain, agricole, forestier) et analyser les résultats obtenus afin d’évaluer le gain en précision de l’information extraite par des images satellitales transformées en images des réflectances au sol et par conséquent la nécessité d’opérer ainsi peu importe la problématique de l’application. Ainsi, à travers cette recherche, nous avons réalisé un outil de restitution de la réflectance au sol (la nouvelle version du logiciel REFLECT). Ce logiciel est basé sur la formulation (et les routines) du code 6S (Seconde Simulation du Signal Satellitaire dans le Spectre Solaire) et sur la méthode des cibles obscures pour l’estimation de l’épaisseur optique des aérosols (aerosol optical depth, AOD), qui est le facteur le plus difficile à corriger. Des améliorations substantielles ont été apportées aux modèles existants. Ces améliorations concernent essentiellement les propriétés des aérosols (intégration d’un modèle plus récent, amélioration de la recherche des cibles obscures pour l’estimation de l’AOD), la prise en compte de l’effet d’adjacence à l’aide d’un modèle de réflexion spéculaire, la prise en compte de la majorité des capteurs multispectraux à haute résolution (Landsat TM et ETM+, tous les HR de SPOT 1 à 5, EO-1 ALI et ASTER) et à très haute résolution (QuickBird et Ikonos) utilisés actuellement et la correction des effets topographiques l’aide d’un modèle qui sépare les composantes directe et diffuse du rayonnement solaire et qui s’adapte également à la canopée forestière. Les travaux de validation ont montré que la restitution de la réflectance au sol par REFLECT se fait avec une précision de l’ordre de ±0.01 unités de réflectance (pour les bandes spectrales du visible, PIR et MIR), même dans le cas d’une surface à topographie variable. Ce logiciel a permis de montrer, à travers des simulations de réflectances apparentes à quel point les facteurs parasites influant les valeurs numériques des images pouvaient modifier le signal utile qui est la réflectance au sol (erreurs de 10 à plus de 50%). REFLECT a également été utilisé pour voir l’importance de l’utilisation des réflectances au sol plutôt que les valeurs numériques brutes pour diverses applications courantes de la télédétection dans les domaines des classifications, du suivi des changements, de l’agriculture et de la foresterie. Dans la majorité des applications (suivi des changements par images multi-dates, utilisation d’indices de végétation, estimation de paramètres biophysiques, …), la correction des images est une opération cruciale pour obtenir des résultats fiables. D’un point de vue informatique, le logiciel REFLECT se présente comme une série de menus simples d’utilisation correspondant aux différentes étapes de saisie des intrants de la scène, calcul des transmittances gazeuses, estimation de l’AOD par la méthode des cibles obscures et enfin, l’application des corrections radiométriques à l’image, notamment par l’option rapide qui permet de traiter une image de 5000 par 5000 pixels en 15 minutes environ. Cette recherche ouvre une série de pistes pour d’autres améliorations des modèles et méthodes liés au domaine des corrections radiométriques, notamment en ce qui concerne l’intégration de la FDRB (fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle) dans la formulation, la prise en compte des nuages translucides à l’aide de la modélisation de la diffusion non sélective et l’automatisation de la méthode des pentes équivalentes proposée pour les corrections topographiques.

Consumer protection in the banking sector : reviewing the Code of Banking Practice

This article explains the relevance of the Code and its place in the regulatory framework, discusses some of the key issues arising in the recent review (as identified by consumer advocates1), and explains the relationship between the Code and the Financial Ombudsman Service.

Sustainability and the building code of Australia

This report is the culmination of a two-stage research project to inform the Australian property and construction industry generally, in addition to providing the Australian Building Codes Board (ABCB) with information to allow it to determine whether or not sustainability requirements are necessary in the Future Building Code of Australia (BCA21). The Australian Building Codes Board is a joint initiative of all levels of government in Australia. The Board’s mission is to provide for efficiency and cost effectiveness in meeting community expectations for health, safety and amenity in the design, construction and use of buildings through the creation of nationally consistent building codes, standards, regulatory requirements and regulatory systems. The Stage 1 (literature review) and Stage 2 (workshops) reports are intended to be read in conjunction with one another. These reports and the Database are provided as appendices. The Conclusions of this, the final report, are the result of the overall program of work.

Automated code checking

Most buildings constructed in Australia must comply with the Building Code of Australia (BCA). Checking for compliance against the BCA is a major task for both designers and building surveyors. This project carries out a prototype research using the EDM Model Checker and the SMC Model Checker for automated design checking against the Building Codes of Australia for use in professional practice. In this project, we develop a means of encoding design requirements and domain specific knowledge for building codes and investigate the flexibility of building models to contain design information. After assessing two implementations of EDM and SMC that check compliance against deemed-to-satisfy provision of building codes relevant to access by people with disabilities, an approach to automated code checking using a shared object-oriented database is established. This project can be applied in other potential areas – including checking a building design for non-compliance of many types of design requirements. Recommendations for future development and use in other potential areas in construction industries are discussed

Uptake of an OHS code of practice by Australian construction firms

The Australian construction industry is moving towards the implementation of a voluntary code of practice (VCP) for occupational health and safety (OHS). The evidence suggests that highly-visible clients and project management firms, in addition to their subcontractors, will embrace such a code, while smaller firms not operating in high-profile contracting regimes may prove reticent. This paper incorporates qualitative data from a research project commissioned by Engineers Australia and supported by the Australian Contractors’ Association, Property Council of Australia, Royal Australian Institute of Architects, Association of Consulting Engineers Australia, Australian Procurement and Construction Council, Master Builders Australia and the Australian CRC for Construction Innovation. The paper aims to understand the factors that facilitate or prevent the uptake of the proposed VCP by smaller firms, together with pathways to adoption.

Uptake of an OHS code of practice by construction firms : barriers and enablers in an Australian industry

The Australian construction industry, reflecting a global trend, is moving towards the implementation of a voluntary code of practice (hereafter VCP) for occupational health and safety. The evidence suggests that highlyvisible clients and project management firms, in addition to their subcontractors, look set to embrace such a code. However, smaller firms not operating in high-profile contracting regimes may prove reticent to adopt a VCP. This paper incorporates qualitative data from a high-profile research project commissioned by Engineers Australia and supported by the Australian Contractors’ Association, Property Council of Australia, Royal Australian Institute of Architects, Association of Consulting Engineers Australia, Australian Procurement and Construction Council, Master Builders Australia and the Australian CRC for Construction Innovation. The paper aims to understand the factors that facilitate or prevent the uptake of the VCP by smaller firms, together with pathways to the adoption of a VCP by industry.

Safer construction voluntary code of practice : implications for SMEs

The majority of Australian construction firms are small businesses, with 97% of general construction businesses employing less than 20 employees and 85% employing less than five employees (Lin and Mills, 2001; Lingard and Holmes, 2001). The Australian Bureau of Statistics’ definition of a small to medium enterprise was used for the purpose of this study (McLennan, 2000). This included small business employing less than twenty people and medium business employing less than 200 people. Although small to medium enterprises (SME) make up the major share of construction organisations in Australia, there is a paucity of published research in relation to occupational health and safety (OHS) issues for this group. Typically, SME organisations “are frequently undercapitalized and depend on continuous cash flow for their continued business” (Cole, 2003; 12). Research by Lin and Mills (2001) indicates that these factors influence the smaller operators’ ability and motivation to achieve high levels of OHS compared to larger firms which tend to integrate OHS into their management systems. According to Lin and Mills (2001; 137) small firms “do not feel the need to focus on OHS in their management systems, instead they often believe that the control of risk is the responsibility of employees”. This report documents findings from a qualitative research study that examined SME organisations’ views of a newly developed voluntary code of practice (VCOP), and ways in which they might implement the code in their businesses. The research also explored respondents’ awareness of current safety issues in industry in the context of their personal experiences.

Safer construction : the development of a voluntary code of practice to improve safety performance in the Australian construction industry

In Australia, between 1994 and 2000, 50 construction workers were killed each year as a result of their work, the industry fatality rate, at 10.4 per 100,000 persons, is similar to the national road toll fatality rate and the rate of serious injury is 50% higher than the all industries average. This poor performance represents a significant threat to the industry’s social sustainability. Despite the best efforts of regulators and policy makers at both State and Federal levels, the incidence of death, injury and illness in the Australian construction industry has remained intransigently high, prompting an industry-led initiative to improve the occupational health and safety (OHS) performance of the Australian construction industry. The ‘Safer Construction’ project involves the development of an evidence-based Voluntary Code of Practice for OHS in the industry.

Automated code checking

Most buildings constructed in Australia must comply with the Building Code of Australia (BCA). Checking for compliance against the BCA is a major task for both designers and building surveyors. This project carries out a prototype research using the EDM Model Checker and the SMC Model Checker for automated design checking against the Building Codes of Australia for use in professional practice. In this project, we develop a means of encoding design requirements and domain specific knowledge for building codes and investigate the flexibility of building models to contain design information. After assessing two implementations of EDM and SMC that check compliance against deemed-to-satisfy provision of building codes relevant to access by people with disabilities, an approach to automated code checking using a shared object-oriented database is established. This project can be applied in other potential areas – including checking a building design for non-compliance of many types of design requirements. Recommendations for future development and use in other potential areas in construction industries are discussed.

Sustainability and the Building Code of Australia

This was a two-stage project to inform the Australian property and construction industry generally, and to provide the Australian Building Codes Board (ABCB) with information to allow it to determine whether or not sustainability requirements are necessary in the Future Building Code of Australia (BCA21). Research objectives included: examine overseas sustainability requirements for buildings and outline the reason why it is controlled and regulated in the particular country, state, principality etc. examine studies focusing on sustainability developments in buildings in Australia and overseas identify potential issues and implications associated with sustainable building requirements provide advice on whether provisions are necessary in the BCA21 to make buildings sustainable if the study determines there is a need for sustainability requirements in the BCA21, the study was to demonstrate the need to control and regulate along with the method to control and regulate. This research was broken down into two stages. Stage 1 was a literature review of international requirements as well as current thinking and practice for sustainable building developments. Stage 2 identified issues and implications of sustainability requirements for buildings and advice on whether provisions are necessary in the BCA21. This stage included workshops in all capital cities and involved key stakeholders, such as regulators, local government and representatives from key associations. This final report brings together the work of both stages, along with a searchable internet database of references and a series of nine key recommendations.

Joint consumer submission to the review of the code of banking practice

This submission has been prepared on behalf of Australian consumer advocates by Nicola Howell, Faculty of Law, Queensland University of Technology (‘the researcher’), under a consultancy arrangement with the Australian Securities and Investments Commission (ASIC). The researcher has been engaged by ASIC to consult with consumer advocates across Australia in order to prepare a detailed consumer submission to the Review of the Code of Banking Practice and the Review Issues Paper.

Space-frequency block code with matched rotation for MIMO-OFDM system with limited feedback

This paper presents a novel matched rotation precoding (MRP) scheme to design a rate one space-frequency block code (SFBC) and a multirate SFBC for MIMO-OFDM systems with limited feedback. The proposed rate one MRP and multirate MRP can always achieve full transmit diversity and optimal system performance for arbitrary number of antennas, subcarrier intervals, and subcarrier groupings, with limited channel knowledge required by the transmit antennas. The optimization process of the rate one MRP is simple and easily visualized so that the optimal rotation angle can be derived explicitly, or even intuitively for some cases. The multirate MRP has a complex optimization process, but it has a better spectral efficiency and provides a relatively smooth balance between system performance and transmission rate. Simulations show that the proposed SFBC with MRP can overcome the diversity loss for specific propagation scenarios, always improve the system performance, and demonstrate flexible performance with large performance gain. Therefore the proposed SFBCs with MRP demonstrate flexibility and feasibility so that it is more suitable for a practical MIMO-OFDM system with dynamic parameters.