15 février 2019
Image satellite de Sentinel sur l'enneigement
Le Cerema a organisé son édition annuelle des journées techniques "L’apport de l’imagerie satellitaire pour l’aménagement des territoires" le 11 février 2019 au CVRH de Toulouse. Cette année la thématique choisie fut l’apport des données et des services spatiaux face au changement climatique. Retour sur les interventions et partages d'expériences de cette journée.

Prendre en compte le changement climatique dans les projets d’aménagement, assurer le monitoring des territoires au regard de ses impacts, sont des questions importantes aux différentes échelles territoriales, du plus local au niveau mondial, et à différentes échelles temporelles, de l’année au siècle.

Par leurs capacités de revisites quotidiennes et leurs couvertures mondiales, les satellites sont en capacité de fournir des données d’observation utiles à la compréhension des phénomènes de changement climatique.

Image satellite de Toulouse
Vue satellite de Toulouse avec Sentinel -  CC BY SA European Space Agency

La question est d’évaluer les apports potentiels des technologies satellitaires en la matière, mais également les opportunités de développement de l’écosystème du spatial au service de cet enjeu international.

Rassemblées autour de trois missions du Cerema en la matière, celle de la Cotita Sud-Ouest, de l’Animation Régionale Théia Occitanie, et de Copernicus Relay France, plus de 90 personnes issues d’univers variés ont pu échanger. En effet, cette journée a permis de réunir des institutionnels publics en charge des politiques d’aménagement (Régions, Métropoles, Conseil Départementaux, Agences d’urbanismes, CRIG), des établissements spécialisés dans la recherche et l’innovation satellitaire ( CNES, IGN, IRSTEA, Cesbio, IRD), et des représentants du monde industriel.

Au delà des présentations du programme Copernicus, du réseau d’animation Théia, du dispositif institutionnel d’approvisionnement mutualisé en imagerie spatial (DINAMIS), ou encore du Pan d’Applications Satellitiare du MTES, les participants ont été invités à rejoindre des ateliers techniques et thématiques.

Ces ateliers, animés par le Cerema et ses partenaires (IGN, CNES, Maison de la Télédétection, Cesbio…) ainsi que par des organismes opérationnels en matière d’aménagement du territoire et de gestion des risques (Montpellier Méditerranée Métropole, AUA/T, SDIS31…) ont porté d’une part sur les modalités d’accès aux ressources d’imageries spatiales et aux outils d’exploitation et d’autre part sur des projets appliqués à l’urbanisme, aux risques et à l’eau.

Cette journée a été conclue par une table ronde portant sur les "Opportunités et freins à l'utilisation de données satellitaires pour le suivi des territoires face au changement climatique". Cette table ronde a permis l’expression des besoins du ministère et des collectivités locales en matière de services opérationnels stables et pérennes, et celles des solutions à venir au regard de la forte évolution des technologies satellitaires ces cinq dernières années, mettant à disposition un volume de données jamais égalé.

 

Les acteurs

DINAMIS, plateforme de diffusion des images spatiales

Jean-Paul Sempère, de l’IGN, a présenté le Dispositif Institutionnel National d’Approvisionnement Mutualisé en Imagerie Spatiale, dont l’objectif est de pérenniser les filières d’approvisionnement en imagerie satellitaires, de développer un accès mutualisé à ces données, et d’accompagner les utilisateurs.

Ce dispositif consiste à mettre à disposition des acteurs publics une plateforme mutualisée d’accès à l’imagerie spatiale.

 

Le réseau d’animation Theia en Occitanie

capture d'écran du site du pole TheiaAmélie Lombard du Cerema et Ruth Muakana-Malumba de la plateforme OpenIG, ont présenté le réseau local du pôle Theia, dont fait partie le Cerema et qui a pour objectif de développer l’usage des données spatiales, en complémentarité avec d’autres types de données, par la communauté scientifique et les acteurs publics.

Grâce à son réseau d’Animation Régionale, Theia fédère et anime les échanges entre communauté scientifique et communauté des acteurs de la gestion des territoires autour de l’utilisation des données spatiales et des méthodes d’analyse associées.

La journée s’intègre donc directement dans le cadre de l’action de l’ART Occitanie, en favorisant les échanges entre communauté scientifique et utilisateurs potentiels ou avérés de l’imagerie spatiale. D’autres actions de l’ART Occitanie, telles que la diffusion d’une newsletter trimestrielle "Histoire de l’ART", la participation à des projets de recherche ou de valorisation de données spatiales (résultats des CES Theia), ou encore l’animation de journées thématiques sur l’agriculture et la forêt, devraient venir ponctuer l’année 2019.

 

Le programme Copernicus

page d'accueil du site CopernicusDominique Hebrard, du Cerema, a présenté le programme Copernicus, un programme européen de surveillance de la terre, à travers ses domaines "Données sources", "Services d’information géographique", "Outils pour les acteurs des territoires", et les antennes Copernicus relais dans les territoires.

Localement, les Copernicus Relays interviennent pour accompagner les utilisateurs afin d'identifier les produits disponibles, de faciliter l’accès aux données, et de diversifier les utilisations.

En 2019, les Copernicus Relays relaieront notamment une enquête transversale sur les besoins et les usages des données issues du programme Copernicus, permettant d’identifier les leviers d’actions pour favoriser la mobilisation de cette source de connaissance des territoires.

 

La donnée satellitaire au service des territoires

Emmanuelle Cano, de l’organisme de formation IDGeo, a exposé les méthodes pour choisir les données pertinentes en fonction de critères portant sur les caractéristiques et les usages, et pour les exploiter au regard des problématiques locales.

En effet, les données issues de l’observation satellitaire optique ou radar est un atout pour la gestion des territoires. Ces données constituent un complément de plus en plus reconnu de la donnée métier au format vecteur.

 

Le plan d’applications satellitaires 2018 – 2023

Intervention sur le plan d'action satellitaireJosé Devers, du ministère de la Transition écologique et solidaire, a présenté le second Plan d’applications satellitaires, pour la période 2018 - 2023.

Une vingtaine d’actions liées à l’utilisation de l’imagerie satellitaire ont été retenues dans ce plan, portant sur les crises, la connaissance des milieux, le changement climatique.

Des actions transversales ont été identifiées, notamment "rassembler les acteurs, favoriser l’appropriation des savoirs et le partage des bonnes pratiques" en matière d'utilisation de l'imagerie satellitaire et "faciliter l’accès aux données spatiales, aux données dérivées et aux outils de traitement correspondants", afin de renforcer l’accès aux images satellitaires et de créer une communauté d’utilisateurs.

Le plan vise aussi, parmi les actions transversales, à "favoriser l’innovation et l’émergence de projets par le développement d’un écosystème de PME et TPE".

Les ateliers techniques / outils

Dispositifs d’accès aux images

Animé par Jean-Paul Sempère et Marjorie Robert de l’IGN et par Arnaud Ceyte du Cerema, cet atelier visait à découvrir différents dispositifs d’accès aux images satellites :

  • Géosud/DINAMIS : ce projet vise à renforcer en France l'utilisation de l'imagerie satellitaire par les chercheurs, les acteurs des politiques publiques et, sous conditions, les entreprises privées, dans les domaines de l'environnement, de l'agriculture et de l'aménagement du territoire. GEOSUD fournit des services de traitement d'images en ligne, des supports et activités de formation. Le portail DINAMIS est la pérennisation de ce projet.

  • page d'accueil du site spatial.ignSpatial.ign.fr : Spatial.ign.fr est une plateforme de diffusion des données spatiales SPOT et Pléiades. L’atelier sera l’occasion de présenter les outils de téléchargement et de visualisation, disponibles pour les adhérents Géosud, et deux applications pour la détection de changement (irma.ign.fr, spatial.ign.fr/spotit) utilisant ces flux de données.

  • Peps : PEPS est la Plateforme française d'Exploitation des Produits Sentinel. Elle permet d'accéder aux données Sentinel S1A, S1B, S2A, S2B, S3A et S3B du programme Copernicus. La présentation détaillera les modalités d'accès et de téléchargement des données.

 

Dispositifs d’accès aux produits

Cet atelier était organisé en deux volets. Le premier, animé par Dominique Hebrard et Christelle Bosc du Cerema, a permis de présenter à travers des démonstrations comment accéder aux six services thématiques d’observation mis à disposition par le programme Copernicus : Territoires, océans, situations de crise, atmosphère, sécurité, changement climatique.

L’objectif était d’accéder à la ressource pertinente en fonction d’une problématique locale : recherche de produits d’occupation du sol en lien avec l’aménagement des territoires, recherche de produits d’observation des crises en lien avec les risques naturels et technologiques.

Le second volet, animé par Isabelle Biagiotti de la Maison de la Télédétection, visait à présenter le portefeuille de données et de produits rassemblés par le pôle Theia pour les surfaces continentales, notamment l’accès à ces données et produits depuis le site theia-land.fr avec deux focus :

  • L’accès aux données réunies sur le catalogue en ligne theia.cnes.fr

  • L’identification des chercheurs pouvant répondre à des demandes thématiques.

 

Outils d’exploitation et de traitement

Au cours de cet atelier, différents outils ont été présentés :

  • capture d'écran du site orfeo toolboxOrfeo Toolbox : Victor Poughon du CNES a ensuite présenté Orfeo Tollbox, un outil open-source pour le traitement des images satellites en télédétection. L’atelier a permis de présenter les outils de visualisation graphique et de traitements avec Monteverdi, et l’utilisation des applications depuis Python ou QGIS.
  • QGIS/GDAL : Amélie Lombard du Cerema a présenté un usage du logiciel QGIS version 3, qui propose des outils permettant de réaliser un premier niveau de traitements de données raster, notamment basés sur la librairie libre GDAL. Dans cet atelier, ces outils ont été mobilisés sur de l’imagerie satellitaire Pléiades, avec des opérations d’affichage et de découpage d’une image sur une zone d’étude, la réalisation d’une image Infra-Rouge couleur, le calcul d’indices NDVI et NDWI2 et la production d’un masque d’eau et de végétation.
  • SNAP : L’outil SNAP a ensuite été présenté par Marie Ballère du CNES. Il s’agit d’un logiciel développé par l’ESA, qui permet de faire du traitement et de la visualisation de produits satellitaires. Un exercice a permis d’utiliser la Sentinel-1 Toolbox de SNAP pour réaliser une détection de changement à partir d’images radar et ainsi de cartographie les inondations de 2018 dans l’Aude.

Les ateliers thématiques / applications

Urbain

Cet atelier a été l’occasion de présenter différentes utilisations des données satellitaires dans le cadre de projets urbains :

Place de la Comédie à montpellier, vue de la fontaine
Place de la Comédia à Montpellier - CC BY SA Wolfgang Staudt
  • Le suivi du SCOT de Montpellier. Selon le code de l’urbanisme, le Schéma de Cohérence Territoriale (SCOT) doit envisager la consommation d’espaces agricoles, naturels et forestier, de manière autonome et limitée. Le "Grenelle 2"   affirme la nécessité d’avoir des "objectifs chiffrés de consommation économe de l’espace".

Cette présentation de Marc Aparicio portait donc sur les outils de suivi du SCoT qui ont été mis en œuvre par la Métropole de Montpellier, basés sur l’imagerie et son exploitation dans le SIG. A moyen terme, la mise à disposition récente d’imageries spatiales à haute fréquence et haute résolution sur le territoire métropolitain offre de nouvelles perspectives en matière d’aménagement du territoire, en permettant d’avoir un suivi plus fin du SCoT.

  • Repérer les îlots de chaleur urbains : Dominique Hébrard du Cerema a présenté la méthode mise au point par le Cerema pour identifier les îlots de chaleur en ville. Dans un contexte d'évolution du climat, les phénomènes d'îlots de chaleur urbains sont une question qui doit être abordée dans tout diagnostic territorial. Cette connaissance fine des tissus urbains va permettre de produire des projets d'aménagement ou des adaptations des tissus existants mieux adaptés à la problématique. Le Cerema a transposé la méthode internationale de classification en LCZ (Local Climate Zone) dans le contexte français, en mobilisant l'imagerie spatiale haute résolution Pléiades et sa composante 3D.
Toulouse vue de la Garonne
CC BY SA - Olivier Jaulent
  • Identifier les friches végétales à Toulouse Métropole : Guillaume Lefebvre de l’Agence d’Urbanisme et d’Aménagement (AUA) de Toulouse a présenté la démarche d’identification des friches végétale sur le territoire de la Métropole.

Face à l’expansion urbaine, la politique nationale en matière d’aménagement tend à plus de sobriété à l’égard de la ressource sol. Les délaissés à l’état de friche représentent un foncier mutable, susceptible de jouer de nombreux rôles : renforcer le maillage écologique du territoire, accroître les surfaces cultivées, ou encore jouer le rôle d’îlots de fraicheurs, d’espaces récréatifs. Ils peuvent constituer une variable particulièrement importante dans la séquence "Eviter-Réduire-Compenser" en matière d’aménagement du territoire.

L’AUA de Toulouse s’est ainsi engagée dans le repérage du réseau d’espaces potentiellement à l’état de friches végétales, sur le territoire de Toulouse Métropole, en s’appuyant sur les résultats d’un exercice de télédétection réalisé en interne. Sur cette base, une évaluation du potentiel de reconversion de ces espaces vers l’agriculture a été établie, via une échelle de classification multicritères.

 

Risques

En matière de risques également, différentes applications des données satellitaires sont possibles. Plusieurs retours d’expériences ont été présentés :

  • logo du projet ArbocartoARBOCARTO : Marie Demarchi du CIRAD a présenté un outil cartographique permettant de prédire les densités de moustiques tigre.

Ce moustique, qui est un des vecteurs de virus de la dengue, du chikungunya, du Zika, s’adapte très bien aux milieux urbains.

L’objectif de ce projet est de développer une cartographie prédictive des densités de populations du moustique, à une échelle spatiale adaptée à l’organisation des actions de surveillance et de contrôle par les acteurs de la lutte antivectorielle, à partir de données météorologiques (températures et pluviométrie quotidiennes) et de télédétection à haute et très haute résolution spatiale.

Cet atelier a également été l’occasion de présenter un retour d’expérience sur l’utilisation de différents produits issus de l’imagerie satellitaires, et d’en présenter les points forts et faibles ainsi que des pistes d’amélioration.

  • Gestion multi-vues des crues avec l’application I-Nondations : Christelle Bosc du Cerema et Christophe Héral du SDIS 31 ont présenté le projet ANR I-Nondations. Ce projet de recherche a pour objectif d’améliorer la prévention du risque inondation et la résilience des territoires, en s’appuyant sur les outils issus des technologies satellitaires, pour tester différents scénarios de gestion et d’anticipation des crises. Pour cela, de nombreuses données doivent être intégrées. La complémentarité des données a été abordée lors de l’atelier. Par ailleurs, l'intégration des données est envisagée dans le projet pour permettre une gestion multi vues des crues. Le SDIS 31 témoignera de l'apport du spatial pour la gestion de crise.
  • Cartographie des contours de feu et de la sévérité des incendies par télédétection :

Incendie en forêtMariel Jappiot de l’Irstea a présenté le projet de cartographie des feux de forêt, afin de mieux connaître et de modéliser le risque d’incendie.

L'inventaire cartographique exhaustif aussi précis que possible des feux de forêt est un préalable indispensable à la spécification de modèles de risque d'incendie utilisables par les gestionnaires des territoires pour l'aménagement et la prévention de ce risque. Cet inventaire doit non seulement permettre la cartographie des contours de feux mais aussi de caractériser sa dynamique au travers de variables spatiales accessibles a postériori par télédétection, telles que l'intensité locale.

Des méthodes fondées sur le changement de différents indices de végétation, en fonction des types de formations végétales, avant et après incendie, sont testées sur diverses sources satellitaires (Sentinel-2, Spot 6/7) et sont calibrées à partir de données de terrain.

 

Eau et neige

  • Les satellites au service de la protection des captages d’eau potable : Arnaud Ceyte du Cerema a présenté une étude portant sur les surfaces de drainage superficiel des aires d’alimentation de captage d’eau potable, en utilisant l’imagerie spatiale.

Cette étude a été réalisée alors que l'État a défini une liste de captages d’eau prioritaires, pour mener des actions de protection et de restauration de la qualité de l’eau.

Les indices de drainage calculés lors de cette étude constituent des informations de premier niveau pouvant être intégrées dans un processus de cartographie des zones les plus vulnérables aux pollutions diffuses dans les zones de captage.

  • Atelier sur les captages d'eauCartes d’enneigement Theia et exemples d’applications : à partir des données issues du satellite Sentinel-2, le centre d’expertise scientifique de Theia, représenté par Simon Gascoin du Cesbio, a produit des cartes qui indiquent la présence ou l’absence de neige à 20 m de résolution spatiale en zone de montagne. La fréquence de passage de Sentinel-2 (tous les cinq jours) permet de bien suivre les variations de l’enneigement malgré les nuages. L’atelier a permis de présenter le principe de détection de l’enneigement et des exemples d’applications de ces données.
  • Cartographie de l’humidité du sol à très haute résolution spatiale : La télédétection radar a montré un grand potentiel ces vingt dernières années pour le suivi des états des surfaces tel que l'état hydrique et la rugosité du sol.

Avec le lancement des constellations Sentinel 1 & 2, il est devenu possible d'aller vers des produits opérationnels répondant le plus possible aux besoins de l'agriculture et l'hydrologie.

Mehrez Zribi de l’IRD a présenté les différents algorithmes pour l'estimation de l'humidité du sol développés dans le cadre du centre d’expertise scientifique de Theia, mis en œuvre en particulier sur l'Occitanie. Ces données Sentinel ont également servi à cartographier les parcelles irriguées.

Table ronde

Cette journée a été conclue par une table ronde portant sur les "Opportunités et freins à l'utilisation de données satellitaires pour le suivi des territoires face au changement climatique" à laquelle ont participé :

  • Table rondeJosé Devers, Chargé de Mission "Développement des applications spatiales" au sein du Ministère de la Transition Écologique et Solidaire,

  • Marc Aparicio, Chef de service Système d’information Géographique à Montpellier Méditerranée Métropole,

  • Vincent Robbe, Directeur des Opérations de l’entreprise Sogefi, Société d’ingénierie géomatique créée en 1989.

  • Didier Lapierre, Responsable des partenariats stratégiques entre le CNES et les régions, et antérieurement responsable de la valorisation et des transferts technologiques au CNES.

  • Marc Tondriaux, Président de la société Terranis, société toulousaine spécialisée dans les services de l’observation de la terre appliqués à l’agriculture, la viticulture et à l’environnement.

Cette table ronde a permis l’expression des besoins du ministère et des collectivités locales en matière de services opérationnels stables et pérennes, et celles des solutions à venir au regard de la forte évolution des technologies satellitaires ces cinq dernières années, mettant à disposition un volume de données jamais égalé.