À propos¶

TwinCity est le résultat d'un travail de co-design effectué entre Mines PARIS - PSL et la ville de Marseille, dans le cadre du projet Destination Earth financé par l'ESA

L'objectif de cette application est de fournir aux équipes de la ville des données d'observation de la terre à haute résolution, utiles à leurs missions : - Gestion des espaces verts - Urbanisme - Énergie - ...

Philosophie "FAIR"¶

TwinCity respecte les principes FAIR et s'appuie sur des outils open-source et des standards reconnus, afin de permettre aux utilisateurs d'accéder le plus facilement possible aux données et d'en tirer le maximum de valeur ajoutée.

Deux interfaces sont proposées :

• Une interface web simplifiée, pour les utilisateurs n'ayant pas de compétence particulière en système géographique (GIS). Cette application permet de visualiser les données et d'extraire des statistiques utiles.

• Un projet Qgis permet d'accéder directement aux données brutes via un serveur GeoServer implémentant les standards OGC. Cette interface s'adresse aux experts en cartographie souhaitant exploiter directement les données avec les outils puissants offerts par Qgis.

Données¶

Les données proposées sont dérivées de données satellite (Sentinel 2 et Landsat 8) et LIDAR ( IGN).

Les données satellites fournissent des évolutions temporelles sur une longue durée (10 ans) à une résolution moyenne (8 à 40 mètres). Les cubes de données ont été extrait par avance sur la zone de Marseille et optimizés pour un affichage rapide.

Les données LIDAR fournissent une information statique à haute résolution, capturée en 2022.

🌿 Indice de végétation¶

L'indice de végétation (NDVI) est un indice sans dimension, entre -1, et 1. Il permet de distinguer les zones végétalisées (>0.2)) des zones urbaines (<0.2) et de suivre la santé des végétaux. Il est dérivé de données Sentinel 2.

💧 Indice d'humidité¶

L'indice de différence normalisée d'humidité (NDMI) détecte les niveaux d'humidité dans la végétation. Il s'agit d'un indice sans dimension compris entre -1 et 1. Il est dérivé de données Sentinel 2.

🌡 Température de surface¶

La température de surface, en degré Celcius, est déduite des bandes infrarouges des données Landsat 8. C'est une valeur différente de la témpérature de l'air mais qui donne une information intéressante sur la différence de chaleur entre plusieurs lieux.

⛰️ Modèle de surface¶

Le modèle de surface fournie l'altitude en tout point, en mètres, à 20cm de résolution. Il est dérivé des données LIDAR IGN.

☀️ Irradiation solaire¶

L'irradiation solaire totale annuelle (en kWh par mètre) est calculée sur tous les toits de la ville, à 1 mètre de résolution, à partir des données CAMS Radiadation (modèle Heliosat-4) en tenant comptes des ombrages calculés sur la base du modèle de surface haute résolution ci-dessus.

L'irradiation est calculée à la fois pour une surface horizontale, et tiltée (suivant la pente du toit).

📊 Occupation des sols¶

La classification des sols est dérivée des donées LIDAR IGN. Elle est fournie à une résolution de 20 cm.

🌲 Arbres individuels¶

Les arbres individuels sont détectés à partir des données LIDAR IGN, par une recherche de maximum locaux du modèle surface, sur les zones classées comme "végétation haute" dans l'occupation des sols.

Cette couche est disponible uniquement via le projet QGis.

Interface Web¶

Cette section décrit les fonctionnalités de l'interface Web.

Écran principal¶

1. La barre supérieure permet de naviguer sur les pages de documentation, d'accéder au projet QGis et de changer la langue de l'interface.
2. Dans un bandeau sur le coté gauche, un bouton déroulant permet de choisir la couche de données à afficher sur la carte.
3. Sous ce bouton, un panneau fournit une description détaillée de la couche courante et permet de télécharger les données brutes.
4. La carte principale affiche un fond de carte et la couche de données actuelle.
5. Les options de la carte permettent de choisir l'opacité de la couche de données et le fond de carte parmi :
6. Une carte Open Street Map
7. Des orthophotos de l'IGN de 2023
8. Des orthophotos de l'IGN de 2020
9. Des orthophotos de l'IGN de 2017
10. Des orthophotos de l'IGN de 2014
11. Sur les données temporelles, ce bouton permet de choisir entre :
12. L'affichage des données pour un mois donné
13. Une carte de l'évolution relative de cette donnée sur toute la période
14. Pour les données temporelles, cette timeline permet de sélectionner la date des données à afficher
15. Les outils de dessin de la carte permettent d'extraire des statistiques pour des zones particulières

Extraction de statistiques¶

Le calcul statistique se fait en dessinant une ou plusieurs zones d'intérêt sur la carte, avec les outils situés à gauche de celle ci (rectangle et polygone [8]).

Dès qu'au moins une zone est sélectionnée, les données statistiques apparaissent en dessous de la carte.

Données temporelles¶

Voici un exemple de résultat dans le cas d'une couche temporelle (NDVI)

1. Deux polygones distincts sont dessinés sur la carte
2. L'évolution de la donnée au cours du temps est extraite pour chaque polygone. Il est possible de combiner sur le même graphe les évolutions d'autres couches.
3. Le bouton normalization retire les variations saisonnières fortes en calculant la différence des valeurs par rapport à la moyenne sur toute la ville au même moment.
4. Les courbes sont affichées sur un graphique dynamique qui peut être enregistré au format png
5. Les séries temporelles correspondantes peuvent être exportées au format CSV
6. Un bouton de sélection permet de choisir la statistique spatiale à calculer parmi : moyenne, minimum, maximum
7. La statistique choisie est calculée pour chaque pixel du polygone
8. Le résultat peut être exporté au format GeoTiff, prêt à être importé dans QGis

Données raster¶

Dans le cas de données non-temporelles (raster), les statistiques spatiales sont présentées de la manière suivante :

1. Le toit d'un bâtiment est dessiné sur la couche d'irradiance horizontale
2. Des statisiques globales sont affichées pour cette zone :
3. Valeur minimum
4. Valeur maximum
5. Moyenne
6. Somme sur la zone
7. La distribution des valeurs est affichée. Elle peut être exportée au format png.

Projet QGis¶

Le projet Qgis est disponible à cette adresse.

Il doit être ouvert avec une version récente du logiciel open source Qgis

Le projet QGis fourni est déjà configuré pour se connecter automatiquement au Geoserver.

QGis récupère les données au moment de l'exécution, selon les besoins.

Voici l'interface du projet ouvert :

1. Le panneau de gauche fournit une liste des couches que l'utilisateur peut afficher/masquer. Les couches sont organisées en 4 groupes :
2. Données vectorielles
3. Rasters temporels
4. Rasters statiques
5. Cartes de base : vue satellite (MapBox) ou rues (OpenStreetMap)
6. Le contrôleur temporel permet à l'utilisateur de sélectionner la date à afficher (pour les rasters temporels uniquement)
7. La carte affiche toutes les couches sélectionnées
8. Le panneau de droite affiche la boîte à outils, avec un sous-ensemble des nombreuses opérations fournies par QGis.