Pas à pas: Pratique recommandée : Suivi de la sécheresse en utilisant l'indice de végétation standardisé (SVI)

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Pour cette pratique recommandée, l’indicateur EVI (Indice de végétation amélioré) utilise les données MODIS ayant une résolution de 250m. Les seuls produits MODIS qui offre les données EVI sont le MOD13Q1 (du satellite Terra) et MYD13Q1 (du satellite Aqua). Ici, nous allons exploiter la bande EVI de MOD13Q1. 

 

Content

A: Préparation des données (conversion hdf, structure dossier)

Pas 0.1Télécharger les données MODIS 13Q1

Step 0.2Téléchargez les fichiers de forme des pays

Step 1: Reprojection de hdf à tif en utilisant MRT

Step 2: Base de données et désignation des fichiers

Step 0.3: Téléchargez R Studio

Step 0.4: Téléchargez le code R

A+B+C: Data preparation (layer stacking rescaling), SVI and Visualization

Steps 3-8: Exécuter le code R

Step 0.1: Télécharger les données MODIS 13Q1

L’accès à l’ensemble de données MODIS 13Q1 est fourni par plusieurs plateformes comme Reverb, GloVIS ou DataPool. Nous l’avons téléchargé en utilisant USGS Earthexplorer. Pour télécharger les données:

  1. Enregistrez-vous et puis connectez-vous à Earthexplorer (c’est gratuit).
  2. Entrez vos critères de recherche, p.ex. la période de temps ou la zone d’intérêt.
  3. Choisissez l’ensemble de données. Vous trouverez MOD13Q1 dans la Collections de NASA « LPDAAC - MODIS Vegetation Indices - MODIS MOD13Q1 ».
  4. Cliquez sur « Results ».
  5. Ajouter tous les fichiers à « Bulk Download ».
  6. Quand vous avez fini d’ajouter les fichiers, cliquez sur « View item Basket ». 
  7. Dans le « Item Basket » séléctionnez « HDF Format » comme votre produit. 
  8. Cliquez sur « Proceed to Checkout » et « Submit Order ».
  9. Vous allez recevoir une confirmation de votre commande avec le lien pour télécharger la « Bulk Download Application » (BDA) par mail. Si vous n’avez pas encore cette application sur votre ordinateur, installez-la.
  10. Ouvrez la BDA. Connectez-vous avec votre nom d’utilisateur et votre mot de passe d’Earthexplorer. Sélectionnez votre dossier de téléchargement préféré et commencez le téléchargement.

 

Les données MODIS13Q1 sont nommées d’une manière spécifique. Le nom contient des informations pertinentes comme la date d’acquisition ou le titre d’acquisition.

Exemple du dossier hdf:

MOD13Q1.A2000049.h09v07.005.2006269133152.hdf

MOD13Q1 - Nom court du produit

.A2000049 - Date julienne d’acquisition (A-YYYYDDD) --> jour 49ème de l’année 2000

.h09v07 - Identifiant de carreaux (horizontalXXverticalYY) --> voir l’image au-dessous.

.005 - Version de collection

. 2006269133152 - Date julienne de production (YYYYDDDHHMMSS)

.hdf - Format de donnée (HDF-EOS)

Exemple du fichier tif:

MOD13Q1.A2000049.250m_16_days_EVI.tif

MOD13Q1 - Nom court du produit

.A2000049 - Date julienne d’acquisition (A-YYYYDDD) --> jour 49ème de l’année 2000

.250m_ - résolution spatiale

.16_days_EVI – résolution temporelle de la valeur de composite de 16 jours maximale

.tif - Format de donnée (GeoTiff)

 

Step 0.2: Téléchargez les fichiers de forme des pays

Les fichiers de forme des pays peuvent être téléchargés ici http://www.gadm.org/country. Notez que les frontières et les noms des fichiers de forme n’impliquent pas une approbation ou acceptation officielle par les Nations Unies. .

Pas 1: Reprojection de hdf à tif en utilisant MRT

Si vous avez téléchargé les données MODIS en format hdf, vous devez d’abord les convertir en fichiers tif avant de les utiliser en logiciel R. Le processus est expliqué dans les pas suivants:

  1. Téléchargez et installez Modis Reprojection Tool (MRT) (Téléchargez: https://lpdaac.usgs.gov/tools/modis_reprojection_tool)
  2. Ouvrez le MRT
  3. D’abord, créez un ficher de configuration , qui contient les noms de fichiers et les types de fichiers des données d’entrée et de sortie. Suivez les pas au-dessous pour créer le fichier de configuration.
  • Sélectionnez un fichier d’entrée pour définir les paramètres (File > Open Input File), qui seront utilisé pour le traitement après.
  • Sous « selected bands » sélectionnez les bandes dont vous avez besoin et déplacer les bandes restantes en «available bands » en soulignant et cliquant sur la flèche ; dans ce cas, nous nous intéressons aux NDVI et EVI.

4. Après avoir inséré les paramètres (voir les images ci-dessus), sauvegardez le fichier de configuration en cliquant sur « Save Parameter File ».

Note: Ne cliquez pas sur « run » ou « convert format ». La création du fichier de configuration pour tous les fichiers d’entrée MODIS ainsi que la conversion à tif s’effectuera dans « Command Prompt » (voir pas 5).

5. Traitement par lot automatisé

Dans le pas suivant vous allez convertir tous les fichiers MODIS (au format hdf) en même temps au format tif (traitement par lot). En bref, les trois pas de traitement par lot sont les suivants:

  • Recueillez tous les fichiers d’entrée dans un directoire exclusif (qui ne contient que l’entrée MRT)
  • Créez les fichiers de configuration (.prm) pour chaque fichier d’entrée dans le directoire d’entrée avec MRTBatch.jar. Ceci crée aussi le batch scripte qui est utilisé pour effectuer les jobs de traitement suivant (MRTBatch.bat).
  • Finalement, convertissez les fichiers hdf en fichiers tiff.

Ouvrez l’invite de commande de Windows.

En utilisant l’invite de commande de Windows naviguez ensuite au directoire « MRT bin », où vous trouverez le fichier « MRTBatch.jar ».

  • cd folder - Ce commandement va vous mener au dossier que vous avez spécifié. Le dossier doit être dans le directoire dans lequel vous êtes actuellement. Par exemple : Si vous êtes actuellement dans at C:\Users\username\ et vous entrez  cd desktop vous serez menés à C:\Users\username\Desktop\
  • dir - Ce commandement va créer une liste de tous les dossiers et fichiers du directoire dans lequel vous êtes actuellement (ce pas est optionnel).

Tapez le commandement suivante pour initier le fichier de configuration et génération du script batch (placez tous les champs dans une ligne ; p.ex., ne coupez pas ce commandement aux plusiers lignes).

Note: les mots en italique doivent être remplacés par le directoire ou par un nom de fichier (voir au-dessous).

java –jar MRTBatch.jar –d input_directory –p parameter_directory\input_parameter_file –o parameter_directory

input_file_directory est le directoire dans lequel tous les fichiers d’entrée sont mis (p.ex.,

C:\Project\InputFiles);

parameter_directory est le directoire où le fichier de configuration - crée en utilisant l’interface utilisateur graphique de l’outil MODIS – a été sauvegardé (-p) et le directoire où les fichiers de configuration fait par cette application seront écris(-o); notez que le –o parameter_directory est optionnel. Les usagers peuvent l’omettre de la ligne de commandement, ce qui va mener au directoire prm qui contient les nouveaux fichiers de configuration crées dans le input_file_directory.

input_parameter_file est le fichier de configuration qui a été sauvegardé du «graphical user interface (GUI)» d’outil MODIS (p.ex., mrtauto_test.prm).

Appuyez sur Enter. Cela va créer les fichiers de configuration pour chaque fichier hdf du MODIS.

Note: Si une erreur se produit comme sur l’image au-dessous, il est possible que votre nom de fichier contient des caractères invalides (espaces, tirets bas, traits d’union…) ou que votre nom de fichier (incluant le chemin ) est trop long. Dans ce cas, changez le nom du fichier et/ou le chemin et tapez le commandement de nouveau avec le nouveau nom de fichier.

6. Convertir tous les fichiers hdf aux tif::

Assurez-vous que vous êtes toujours dans le «MRT bin directory» et tapez ...\MRT\bin>

mrtbatch.bat (dans cet exemple: C:/Users/dall/MRT/bin/mrtbatch.bat

Appuyez Enter. Les résultats de traitement vont s’afficher dans la forme log sur l’écran de commandement prompte et une fois complétés, les fichiers seront disponibles dans le directoire de sortie spécifié dans parameter_directory ou dans le nouveau directoire prm input_file_directory (voir pas 5).

Step 2: Base de données et désignation des fichiers

  1. Créez un dossier où vous allez sauvegarder toutes les données, p.ex. C:/Data.
  2. Créez un sous-dossier pour chaque jour de l’année (day of the year-DOY). Le nom de chaque dossier doit commencer avec « DOY_ », pe.x. DOY_033. Vous n’êtes pas obligés d’utiliser toutes les données de tous les jours de l’année disponibles. Vous pouvez sélectionner ceux qui sont les plus pertinents pour la région de votre intérêt.
  3. Renommez les fichiers en ajoutant un préfix qui suit le format DOY_YYYY_, p.ex. 033_2001 ou 001_2005, où

DOY= day of year (jour de l’année)

YYYY=year (année)

Total Commander est un outil pratique pour renommer des fichiers multiples: http://www.ghisler.com/index.htm).
Il est important de renommer les fichiers parce que ce format est utilisé pour automatisation des noms de fichier et les titres des cartes résultantes en scripte R.

Créez un autre sous-dossier au sein du dossier des données principales nommé « shape » (forme). Sauvegardez le fichier de forme avec les frontières du pays ici.

Step 0.3: Téléchargez R Studio

Si vous utilisez R Studio pour la première fois, vous devrez d’abord télécharger et installer les logiciels R et R Studio (ce qui dispose d’une interface utilisateur très utile) sur http://www.rstudio.com/products/rstudio/download/

Step 0.4: Téléchargez le code R

Téléchargez le code Rici (clic droit et sélectionnez « save as »). Le code R est adapté aux données MODQ1 tif.

Step 3-8: Exécuter le code R

1. Ouvrez R studio.

2. Ouvrez le scripte R dans R Studio: « File - Open File ».

3. Ajustez le script.

Note: R utilise les barres obliques (/) pour les noms de fichier, pas les barres obliques inversées (\).R est sensible à la casse.

a) Sur la ligne 23 border<-shapefile("F:/Data/ElSalvadorHonduras/shapefileElSalvador/SLV_adm0_ElSalvador.shp"), remplacez F:/Data/ElSalvadorHonduras/shapefileElSalvador/SLV_adm0_ElSalvador.shp par le lien au fichier de forme que vous avez sauvegardé dans votre ordinateur.

b) Sur la ligne 26 path <- "F:/Data/ElSalvadorHonduras/EVI13Q1", remplacez F:/Data/ElSalvadorHonduras/EVI13Q1 par le lien au dossier ou vous avez sauvegardé les données MODIS.

c) Sur la ligne 89 plot(VCI_all[[k]],zlim=c(0,100), col=my_palette(101),main=paste(doy," VCI "," (NDVI) ",year,sep="")). Ajustez le nom du fichier selon les données que vous êtes en train de traiter. Ce pas est nécessaire seulement si vous utilisez des autres données d’entrée qu’EVI (p.e.x NDVI).

3. Installez le « raster package » et le « rgdal package » en sélectionnant du texte donné dans le code (voir l’image au-dessous) et en tapant CTRL+Enter.

4. Maintenant, exécutez le code restant en sélectionnant le code et en tapant CTRL+Enter. La durée dépende de la taille de vos données, L’exécution du scripte peut prendre des heures-soyez patients alors. Puis, une barre de progression va s’afficher dans la console (ça peut prendre du temps avant que la barre s’affiche). La barre est comme, ça:

======

Dans le cas d’un message d’erreur « Error: cannot allocate vector of size ... Mb » le problème peut être que vous n’avez pas assez de RAM. Il est recommandé d’utiliser un système d’exploitation 64 bits et non pas l32 bits.

Un autre problème peut être qu’il n’y a pas assez d’espace pour les fichiers temporels sur votre disque dur. Vous pouvez soit supprimer les fichiers temporels manuellement soit remplacer le directoire temporel par un drive avec une capacité de stockage plus grande en tapant: rasterOptions(tmpdir="D:/temp/R_raster_temp"), où le "D:/temp/R_raster_temp" doit être remplacé par un chemin de votre choix.

Si vous avez besoin d’arrêter le scripte, cliquez sur le signe rouge « Stop » au coin supérieur droit de la console.

Les résultats seront sauvegardés dans les dossiers DOY respectifs comme jpg (quicklook) et comme tif. Ils sont nommés « DOY_YYYY ». 

Le titre des cartes jpg suit la forme « DOY VCI (NDVI) YYYY », où DOY et YYYY sont automatiquement ajustés selon les données d’entrée et où NDVI peut être ajusté manuellement dans le scripte (voir l’image au-dessus). Voyez l’exemple d’une carte de résultat jpeg au-dessous: