Télédétection en Bretagne : une visualisation simplifiée mais détaillée des données d’occupation du sol


A l’ère de l’ouverture massive des données au grand public, il apparaît pertinent de savoir sur quel outil s’appuyer afin de les appréhender le plus efficacement possible. Si vous êtes bretons, (ou que la Bretagne vous attire), réjouissez-vous ! Un service web de visualisation et de téléchargement de données de télédétection s’est mis en place, et permet d’analyser l’occupation du sol de la région au cours du temps par le biais de quatre indicateurs.

 

Quel outil et quel intérêt ?

 

Dans le cadre d’un programme financé par la région Bretagne, des ingénieurs et élèves ingénieurs de l’Agrocampus Ouest sous la coordination d’un professeur, et l’UMR SAS (Unité Mixte de Recherche Sol Agro et Hydrosystème Spatialisation), se sont penchés sur la réalisation d’une chaîne de traitements automatisés en vue d’acquérir et de synthétiser des données provenant de deux satellites (Terra et Acqua). Ces satellites ont été mis en service par la NASA, disposent d’un capteur MODIS, et leurs données sont diffusées gratuitement.

 

Ce dernier n’est ni plus ni moins que l’instrument permettant de mesurer la puissance du flux de rayonnement électromagnétique en fonction de la longueur d’onde (spectroradiomètre), et bénéficie de plusieurs avantages : au-delà de sa résolution spatiale pouvant couvrir 250 mètres à 1 kilomètre, il s’appuie sur des moyennes ou valeurs maximales synthétisées tous les huit jours, sur une capacité à acquérir des informations dans l’infrarouge thermique et sur des archives remontant aux débuts des années 2000. Chaque tuile du capteur couvre 2330 km2 (Figure 1).

 

Figure 1 : Grille d’acquisition des données MODIS (composée de tuiles/images)

https://cms.geobretagne.fr/sites/default/files/teledetection_metadata.pdf

 

L’intérêt de l’outil réside en sa faculté à récupérer automatiquement des données, et de générer des résultats (indicateurs synthétiques) visualisables et téléchargeables. Tout cela évite ainsi aux utilisateurs de trouver eux-mêmes les sources de données, de faire eux-mêmes le téléchargement et les traitements adéquats etc. Il s’agit par conséquent d’une facilitation de l’accès aux données, d’autant plus que celles-ci sont formalisées selon les standards de la directive INSPIRE.

 

Quels sont les indicateurs ?

 

Le Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) : il s’agit d’un indice de végétation permettant de déterminer l’occupation du sol en analysant le dynamisme de la végétation selon sa teneur en chlorophylle et la structure du couvert végétal. L’exemple ci-dessous (Figure 2) met en valeur la distinction des espaces forestiers avec un NDVI élevé, des espaces urbains avec un NDVI nul, et des milieux plus humides comme l’embouchure de la Loire avec cette fois des valeurs négatives de NDVI.

Figure 2 : Images satellites du NDVI au 18 juin 2017 près de Rennes

https://cms.geobretagne.fr/sites/default/files/teledetection_metadata.pdf

 

Les Températures de Jour et de Nuit : elles correspondent à la température moyenne sur huit jours ou nuits par temps clair, et sont capables de bien restituer les amplitudes thermiques en fonction du type de milieu (humides et villes par exemple). Les images suivantes (Figure 3) illustrent bien l’occupation du sol en fonction de ces températures, initialement calculées en degré Kelvin, en discernant les îlots de chaleur urbains  et les zones humides encore une fois. Ces données sont nécessaires afin de calculer l’indicateur suivant, à savoir l’Evaporative Fraction.

Figure 3 : Images satellites de la température de jour (à gauche) et de nuit (à droite) près de Rennes

Source : https://cms.geobretagne.fr/sites/default/files/teledetection_metadata.pdf

 

L’Evaporative Fraction : elle permet de renseigner la capacité d’une surface à évaporer en combinant la température de la surface et le rayonnement réfléchi. Elle peut notamment rendre compte de potentielles situations de stress hydriques par exemple. Ici (Figure 4), on observe facilement un écart de valeur entre le sud qui évapore peu, excepté sur les quelques milieux plus forestiers, et le nord qui à l’inverse évapore plus. Si ce constat n’était pas identifiable, cela pourrait justement témoigner d’une situation de stress hydrique.

 

Figure 4 : Image satellite de l’Evaporative Fraction près de Rennes

Source : https://cms.geobretagne.fr/sites/default/files/teledetection_metadata.pdf

 

Enfin, la temporalité des analyses possibles tous les huit jours confère à cet outil un atout indéniable compte tenu de l’importance de l’usage des sols pour aménager le territoire. Cette temporalité limite de plus les effets des nuages sur les résultats.

 

Comment accède-t-on à cet outil ?

 

Les données sont récupérées quelques jours après passage du satellite, puis injectées dans GéoSas, l’infrastructure de données spatiales de l’unité de recherche UMR SAS – INRA – Agrocampus-ouest, développée depuis 2010. Elles sont applicables à tout visualiseur ou système d’informations géographiques compatibles INSPIRE. Le visualiseur de Géobretagne, qui est un partenariat de partage de données entre acteurs du territoire local, est quant à lui directement relié au GeoSas et permet d’ajouter rapidement l’aspect temporel aux indicateurs. L’accès au NDVI est possible sur cette plateforme depuis juillet 2017. Ceci illustre les possibilités de mieux comprendre la télédétection et les possibilités offertes par l’imagerie satellitaire par des outils simples et pratiques, de mieux appréhender les évolutions et leurs conditions, afin de d’intégrer, à termes, les données du programme européen Copernicus.

 

Sources :

http://geowww.agrocampus-ouest.fr/web/?p=2274

https://cms.geobretagne.fr/sites/default/files/teledetection_metadata.pdf

https://cms.geobretagne.fr/content/la-teledetection-satellite-facile

https://cms.geobretagne.fr/

https://github.com/geosas/teledectBZH

http://geowww.agrocampus-ouest.fr/geoserver/web/

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