Gouvernement du Québec

GÉOInfo - Chroniques du Québec géographique

Septembre 2007

SIGMA Un nouvel outil géomatique pour la Commission de protection du territoire agricole du Québec

Par Claire Gosselin, Luc B. de Grosbois,
François Cavayas et Caroline Gates

 

Depuis 1978, l’année de l’entrée en vigueur de la Loi sur la protection du territoire agricole1 du Québec, la Commission de protection du territoire agricole du Québec (CPTAQ) assume le mandat de contrôler l’utilisation du territoire et de veiller à l’application de la loi pour le territoire qui est de son ressort. Afin de prendre des décisions éclairées, la Commission utilise maintenant, en plus de son propre système d’information GIPTAAQ, le nouvel outil Sigma0.

Le processus de décision de la CPTAQ

La zone agricole du Québec s’étend sur plus de 63 000 km2, soit 4 % du territoire de la province. La pression exercée sur ce territoire, dont la majeure partie se trouve dans les zones les plus fortement peuplées de la province, ne cesse de s’accroître et exige un contrôle serré. Parmi ses nombreuses responsabilités, la Commission doit décider, entre autres, des demandes de modification de l’utilisation du territoire ou carrément de l'exclusion de lots de la zone agricole. Ainsi, lors de l’exercice 2005-2006, la CPTAQ a rendu 3 203 décisions et statué sur 139 demandes d’exclusion2 de terres du territoire agricole.

Pour faciliter le traitement de demandes d'autorisation, de déclarations et de plaintes à l'intérieur de la zone agricole, la Commission a mis au point le système Gestion de l'information sur la protection du territoire et des activités agricoles du Québec (GIPTAAQ). Ce dernier est un outil géomatique d’aide à la décision qui facilite, entre autres, la cartographie des interventions, l'analyse des impacts sur le milieu agricole et l'analyse à caractère régional. GIPTAAQ s'appuie sur différentes données et les intègre :

  • la Base de données topographiques du Québec, à l'échelle de 1/20 000;
  • les limites administratives;
  • la zone agricole;
  • les lots du cadastre actuel et ceux de la réforme;
  • les décisions rendues;
  • des inventaires pédologiques, forestiers et de potentiel des sols;
  • une couverture d'orthophotographies aériennes à l'échelle de 1/40 000, 1/15 000 et 1/8 000.

Le besoin d’avoir un portrait à jour du territoire

Lorsqu'une demande porte sur une autorisation d'une nouvelle utilisation à des fins autres que l'agriculture, le demandeur doit d'abord démontrer qu'il n'y a pas, ailleurs dans le territoire de la municipalité locale et hors de la zone agricole, un espace approprié disponible aux fins visées par sa demande. La Commission peut rejeter celle-ci pour le seul motif qu'il y a des espaces appropriés disponibles hors de la zone agricole. On comprend dès lors que pour la Commission un plan de l’occupation du territoire le plus à jour possible s’avère primordial dans son processus décisionnel. Alors que la Commission connaît bien l’utilisation du territoire de la zone agricole, celle de la zone non agricole lui échappe nécessairement. Il importe donc d’avoir une vue d’ensemble de l’espace disponible en zone non agricole. Cette mise à jour de l’information territoriale demeure problématique car les modifications de l’utilisation du sol changent le paysage de façon continue.

Jusqu’à 2002, pour mettre à jour ses plans du territoire, la Commission utilisait des photographies aériennes sur support papier, qui étaient acquises en moyenne tous les cinq ans. Le coût d’acquisition élevé et la faible disponibilité des photos freinaient cette mise à jour, surtout en zone péri-urbaine. Aujourd’hui, l’utilisation des orthophotographies aériennes numériques, acquises en partenariat et intégrées dans GIPTAAQ, facilite la visualisation de l’ensemble du territoire. Il n’en demeure pas moins que la détection des changements et la mise à jour des plans constituent un processus lent et fastidieux. Une appréciation de la situation relative à l’occupation du territoire la plus à jour possible représente un besoin permanent de la Commission et c’est pour cette raison que celle-ci a suivi avec beaucoup d’intérêt le développement de Sigma0.

L’adaptation de Sigma0 pour répondre au besoin de la CPTAQ

Sigma0 a été développé au départ pour la détection automatisée des changements d’occupation du sol dans les terrains vacants à partir de données du satellite RADARSAT3. Grâce à Sigma0, la Commission peut en effet déterminer, de façon semi-automatisée, des secteurs où il y a eu modification de l’occupation du sol à l’intérieur des terrains vacants, déjà identifiés et validés, depuis la dernière mise à jour de la carte, et ce, à partir d’une seule image RADARSAT coûtant4 0,12 $/km2. En d’autres termes, à l’aide de cet outil, elle peut déterminer avec un degré d’exactitude assez élevé et à faible coût si les terrains vacants existants à l’intérieur du périmètre municipal sont encore vacants. Il ne s’agit plus que de procéder à des vérifications de terrain ponctuelles sur les sites identifiés pour remettre à jour la carte d’occupation du sol. L’économie de temps et d’argent est appréciable lorsqu’il s’agit de couvrir un vaste territoire.

Pour s’en convaincre, un banc d’essai avec les données de 2005 utilisées par la Commission pour mettre à jour ses plans de zones agricoles a servi à démontrer que Sigma0 pourrait lui rendre un précieux service durant les années entre les acquisitions d’orthophotographies numériques. Les tests ont été menés sur des territoires sélectionnés à l’intérieur de la Communauté métropolitaine de Montréal. La validation a été réalisée en comparant les polygones identifiés par Sigma0 comme étant nouvellement bâtis avec la situation observée sur le terrain à partir des orthophotographies. Les images RADARSAT testées (F4 et F5 descendantes acquises pendant l’automne suivant l’acquisition des photographies aériennes prises au printemps) ont permis d’obtenir un taux d’exactitude de plus de 85 % lié à un taux d’omissions inférieur à 20 % et un taux de fausses alarmes d’environ 5 % (voir les figures 1 et 2).

Figure 1 : Polygones de terrains vacants répertoriés en 1999, superposés à la portion d'image RADARSAT de 2005 correspondante

Figure 1 : Polygones de terrains vacants répertoriés en 1999, superposés à la portion d'image RADARSAT de 2005 correspondante

Figure 2 : Polygones de nouveau bâti détecté par Sigma0 sur l'image RADARSAT de 2005. Sur les deux agrandissements de l'image (cliquez sur les zones entourées de vert), on peut voir que les zones bâties détectées correspondent réellement à du nouveau bâti, tel qu'il apparaît sur les orthophotos de 2005.

Figure 2 : Polygones de nouveau bâti détecté par Sigma0 sur l'image RADARSAT de 2005. Sur les deux agrandissements de l'image (cliquez sur les zones entourées de vert), on peut voir que les zones bâties détectées correspondent réellement à du nouveau bâti, tel qu'il apparaît sur les orthophotos de 2005.

Cet exercice a fait ressortir le besoin d’adapter l’interface du logiciel pour faciliter et accélérer le processus de mise à jour en fonction de l’environnement informatique de la Commission. La nouvelle interface conviviale et autonome (figure 3) reprend les quatre fonctions principales de Sigma0 qui sont illustrées à la figure 4.

Figure 3 : Exemples de l'interface Sigma0 développée pour la CPTAQ
Figure 3 : Exemples de l'interface Sigma0 développée pour la CPTAQ
Figure 3 : Exemples de l'interface Sigma0 développée pour la CPTAQ

(1) la rastérisation des unités d'inventaire de la CPTAQ (terrains vacants). Il faut noter que l'algorithme de rastérisation peut être utilisé avec d'autres cartes vectorielles : dans ce cas-ci, le réseau routier de la BDTQ a servi à délimiter les îlots urbains en autant de polygones uniques.
(1) la rastérisation des unités d’inventaire de la CPTAQ (terrains vacants). Il faut noter que l’algorithme de rastérisation peut être utilisé avec d’autres cartes vectorielles : dans ce cas-ci, le réseau routier de la BDTQ a servi à délimiter les îlots urbains en autant de polygones uniques.
(2) le calcul de mesures de texture dans le but de faire « ressortir » les bâtiments de l'image RADARSAT Dans ce cas-ci, la mesure de texture « entropie » est calculée pour la portion d'image RADARSAT correspondant aux îlots urbains de (1).
(2) le calcul de mesures de texture dans le but de faire « ressortir » les bâtiments de l’image RADARSAT  Dans ce cas-ci, la mesure de texture « entropie » est calculée pour la portion d’image RADARSAT correspondant aux îlots urbains de (1).
(3) la localisation automatique des aires bâties à l'intérieur des unités d'inventaire. L'analyse de l'image d'entropie a permis d'identifier les pixels qui correspondent au bâti.
(3) la localisation automatique des aires bâties à l’intérieur des unités d’inventaire. L’analyse de l’image d’entropie a permis d’identifier les pixels qui correspondent au bâti.
(4) l'extraction des vecteurs des polygones correspondant aux zones identifiées sur les images de texture. Des contours sont tracés autour des polygones identifiés comme du « bâti ».
(4) l’extraction des vecteurs des polygones correspondant aux zones identifiées sur les images de texture. Des contours sont tracés autour des polygones identifiés comme du « bâti ».
Figure 4 : Processus Sigma0 de détection du bâti

Une solution innovante

Vu le nombre croissant de dossiers à examiner et un personnel limité, la Commission a besoin d’outils géomatiques efficaces et conviviaux pour être en mesure de respecter les délais qui lui sont imposés pour rendre ses décisions. Un tel contexte favorise l’intégration de Sigma0 dans son processus d’affaires pour accélérer la mise à jour de l’inventaire des espaces vacants et de sa base de données et ainsi faciliter l’analyse et la prise de décisions. Malgré qu’une validation sur le terrain des modifications de l’occupation du sol soit nécessaire, l’information tirée de Sigma0 réduit de beaucoup les efforts et les délais de mise à jour. La connaissance, la localisation et l’étendue des espaces vacants dans la zone non agricole sont des éléments essentiels de négociation pour cet organisme dont la responsabilité est de limiter l’empiètement en zone agricole.

L’adoption de Sigma0 par la Commission lui permet d’avoir une appréciation rapide et très abordable de la situation existante relative aux espaces vacants en zone non agricole. En effet, la solution Sigma0 repose sur une procédure semi-automatisée qui nécessite peu de formation. Elle s’appuie aussi sur une image radar acquise par satellite, laquelle n’est pas affectée par les conditions nuageuses, contrairement aux images des capteurs optiques.

Sigma0 a été développé par la firme Synetix avec l’appui financier de l’Agence spatiale canadienne et du gouvernement du Québec dans le cadre du Programme de développement d’applications en observation de la terre (PDAOT) et de l'Entente Canada-Québec sur l'utilisation des données RADARSAT.

Les collaborateurs au projet :

Claire Gosselin, présidente de Synetix inc., une société qui se spécialise dans le développement de solutions innovantes pour la gestion du territoire.

Luc B. de Grosbois, chargé de projets en géomatique à la Direction des services à la gestion de la Commission de protection du territoire agricole du Québec.

François Cavayas, professeur au département de géographie de l’Université de Montréal.

Réalisation de la nouvelle interface :

Yacine Bouroubi, doctorant au Laboratoire de télédétection de l’Université de Montréal.

Robert Fiset, doctorat en télédétection de l’Université de Montréal. Il travaille actuellement au Centre Saint-Laurent, pour Environnement Canada.

Réalisation des tests de validation :

Caroline Gates, étudiante à la maîtrise en télédétection à l’Université de Montréal.



1 : Le nom de la loi fut changé pour celui de Loi sur la protection du territoire et des activités agricoles, en même temps qu’entraient en vigueur les dernières modifications le 20 juin 1997 (1996 c. 26).
2 : Lors de celui de 2004-2005, 89 demandes ont été reçues et 154 l’ont été lors de celui de 2003-2004
3 : Cavayas, F., Y. Baudouin et C. Gosselin (2003). Sigma: pour mieux suivre l’évolution du milieu urbain Numérimage, janvier-février 2003, pp. 14-17.
4: Les organismes gouvernementaux profitent du tarif avantageux de 300 $ par image RADARSAT, laquelle couvre, en mode fin, une superficie de 2 500 km2.

Renseignements :

Claire Gosselin, présidente
Synetix
514 598-1991
cgosselin@synetix.ca



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