Instrumentation du site Loire-Estuaire pour valider les hauteurs d'eau tirées de SPOT4(Take5)

Dans l'estuaire de la Loire, entre Lavau-sur-Loire et Rohars, les berges sont constituées d'anciennes îles séparées par d'anciens bras de Loire colmatés, sur lesquelles les eaux du fleuve débordent librement lorsque leur niveau franchit la ligne de rive. Sur ces espaces, les submersions sont fréquentes et dynamiques.
Afin de compléter les observations et mesures aux échelles faites par ailleurs sur toute la période du programme spot4/take5 pour le projet DETECLOIRE, le GIP Loire Estuaire et IFREMER ont décidé de positionner des capteurs de pression afin de mesurer les hauteurs d'eau toutes les 75 secondes en 4 points stratégiques, dans le but de :

  • valider la hauteur d'eau interprétée avec les "taches d'inondation" issues des données Spot4 et des données LIDAR du GIP Loire Estuaire : L'image SPOT4 fournit la surface en eau, et le modèle d'élévation fourni par LIDAR permet d'en déduire la hauteur d'eau, qui est validée par le capteur de pression.
  • valider la propagation des submersions afin de qualifier les résultats dans le cycle de débordement : une surface inondée à un instant "t" peut être le résultat de submersions répétées, et pas seulement de la pleine mer précédent l'acquisition par Spot4.

Trop de neige dans les Pyrénées !

 

Mercredi dernier pour fêter la première image claire au-dessus des Pyrénées depuis le début de Take 5, nous avons voulu visiter le site de Bassiès en Ariège où se concentrent les mesures nivologiques du site SudMiPy. Pas loin du but, nous avons dû rebrousser chemin devant un passage un peu risqué ! Une première équipe du labo GEODE partie un peu plus tôt a pu atteindre le plateau où se trouve notre station météo (1650 m).

Trop de neige à Bassiès

Si mes calculs sont exacts ... (photo : T. Houet)

Hélas, ils n'ont pas vu la station qui est engloutie sous trois à quatre mètres de neige. Nous savions que les capteurs de la station étaient sous la neige grâce à la télé-transmission qui tient bon, mais nous n'imaginions pas qu'elle serait submergée à ce point.

Mesure de densité

Au retour nous avons creusé une fosse pour estimer la densité du manteau neigeux. A cet endroit nous avons mesuré 700 mm d'équivalent en eau.

La station était-elle sous-dimensionnée ? Les habitants du coin nous parlaient de 1 à 2 m de neige en hiver à cette altitude. Le bulletin neige de Météo-France indique que les hauteurs de neige dans les Pyrénées sont actuellement "3 à 4 fois les valeurs normales (...) nettement au-dessus des moyennes dépassent largement les valeurs record des 30 dernières années." Dans Libération le 15 février on pouvait lire : "Dans les Pyrénées, quand trop de neige tue la neige".

Caméra automatique

Caméra automatique et vue sur la vallée de Bassiès (photo: T. Houet)

Outre la station il y a trois caméras automatiques qui dominent la vallée de Bassiès pour suivre l'évolution de l'enneigement dans le paysage en même temps que SPOT4. Ces caméras ont également souffert des conditions météo et vont devoir être réinstallées avant le début de la fonte.

La prochaine fois on monte en hélico !

 

Premières mesures de terrain dans les Alpes pour SPOT4 (Take 5)

Des nouvelles très fraîches de nos collègues du Centre d'Etudes de la Neige, du laboratoire CNRM-GAME à Grenoble, par Marie Dumont.

Mesure d'albédo avec vue sur la Meije (sommet des écrins)

Après une semaine de mauvais temps, les prévisions étaient formelles, ciel dégagé sur le col du Lautaret ce vendredi, un peu de vent et des températures un peu trop de saison (-18°C). Bonne nouvelle car ce vendredi correspond au second passage de SPOT4 au dessus du domaine Alpes.

C’est parti donc pour la première d’une longue série de mesures de terrain simultanément au passage du satellite. Afin de mieux pouvoir interpréter les images du satellite nous mesurons à chacun de ses passages :

1/ le rayonnement solaire incident

2/ la réflectance spectrale de la neige

3/ la taille de grains, le type et la densité proche de la surface.

 

Ces mesures sont effectuées de manière à caractériser la variabilité intrapixellaire et interpixellaire

Caractérisation de la neige

de la surface du manteau neigeux sur le site choisi. Ces images à haute résolution vont nous permettre de mieux comprendre les données des imageurs à plus basse résolution. Elles vont également rendre possible l'évaluation spatiale du modèle détaillé de neige Crocus qui est actuellement utilisé pour la prévision opérationnelle du risque d'avalanche.

 


 

Une grande affluence pour Take5-SudMiPy

Nous avions disposé 80 chaises dans la salle de conférences du CESBIO, mais les derniers arrivants ont du s'asseoir sur les tables au fond de la salle. Il s'agissait d'une réunion d'information et de présentation des projets liés à l'expérience SPOT4 (Take5) en Midi-Pyrénées. Sont venus :

  • de nombreux acteurs de terrain, chambre d'agriculture, parc naturels, forestiers...
  • plusieurs représentants de sociétés de services en informatique ou fournisseurs de produits issus de la télédétection
  • des chercheurs et représentants de plusieurs laboratoires et réseaux de recherche de Midi-Pyrénées,
  • plusieurs participants du CNES
  • quelques ambassadeurs d'autres sites Take5, venus voir ce qu'il se passe en Midi-Pyrénées
  • les quelques représentants du CESBIO qui ne sont pas encore fatigués d'entendre parler de SPOT4(Take5).

Pour ceux qui n'auraient pas pu entrer dans la salle (il ne faisait pas assez beau pour installer un écran géant dehors), ou qui n'ont pu venir, suivez les liens pour récupérer les planches présentées lors de la réunion.

1- le contexte, le programme GMES/Copernic : par Gérard Dedieu

2- le Pôle Thématique Surfaces Continentales, par Marc Leroy

3- objectifs et déroulement de l'expérience SPOT4(Take5), par Olivier Hagolle

4- les projets d'utilisation des données SPOT4 (Take 5) sur le site SudMiPy, par Jean François Dejoux

5- un outil de relevé de terrain sur SmartPhone Android : ODK

<a title="Emprises des sites au format kmz" href="./wp-content/uploads/2013/01/Sites_V4.kmz"><strong>kmz ci-joint</strong></a>

DETECLOIRE : Etude des submersions dans l'estuaire de la Loire avec SPOT4 (Take5)

Entre Nantes et Saint-Nazaire, l’eau de la Loire déborde sur la plaine alluviale dès que son niveau dépasse l'altitude de 2,70 mètre IGN69, définie comme la ligne de rive. Le niveau d'eau en Loire dépend de la marée, du débit du fleuve et de facteurs atmosphériques.

Depuis 2008, le GIP Loire Estuaire (GIPLE) s'appuie sur l'analyse d'images satellites et de photographies aériennes pour cartographier et comprendre le phénomène des submersions par la Loire dans la plaine alluviale en aval de Nantes. Plusieurs emprises de débordements faibles, forts et extrêmes (tempête Xynthia) ont été cartographiées, permettant de comparer les surfaces théoriquement submersibles avec les surfaces réellement submergées.

A niveau de débordement équivalent, le volume d'eau qui déborde et l'expansion sur la plaine alluviale varient en fonction de :

  • la teneur en eau des sols avant le débordement ;
  • la durée de débordement ;
  • la répétitivité des débordements (pleines mers débordantes successives)

La fiche indicateur http://www.loire-estuaire.org/documents/pdf/L1D1_nov2012.pdf propose une analyse statistique des submersions sur la période 1996-2011 et une analyse cartographique pour 4 débordements contrastés.

Dans le cadre de l'expérience SPOT4 (take5), la mise à disposition par le CNES de nouvelles images prises lors d’événements hydro-climatiques variés est une véritable opportunité de pouvoir :

  • affiner les connaissances sur la dynamique de submersion par la Loire en fonction de situations hydrologiques variées ;
  • mieux caractériser les différents apports en eau  pour évaluer la part respective de chacun (Loire ou ruissellement du bassin versant);
  • améliorer la connaissance des surfaces en eau dans les marais pour différentes cotes dans la perspective des futurs règlements d’eau.

Outre les images satellites, le projet s'appuie sur des observations et mesures sur le terrain qui permettront de confronter l'état initial de la plaine alluviale et l'état lors du passage de SPOT-4.

Le site Take5 de Midi-Pyrénées - Réunion le 6 février 2013

Le CESBIO s'est bien évidemment mobilisé pour proposer plusieurs sites pour l'expérience Take5. Trois sites ont été proposés et finalement retenus : un site au Maroc, un site en Tunisie et un grand site occupant tout le Sud de la région Midi-Pyrénées, de Cahors jusqu'à la frontière Espagnole. Le site SudMiPy couvre 220*160 km², soit l'emprise de 12 images SPOT.

Les 8 images à l'ouest seront acquises simultanément, le jour 2 du cycle de 5 jours, les 4 images à l'ouest seront acquises le jour 3. Il existe une zone d'intersection qui s'étend de Cahors au Val d'Aran en passant par Montauban, Toulouse, Rieumes et Saint Girons, qui sera observée deux fois lors de chaque cycle de 5 jours, à un jour d'intervalle et sous deux angles assez différents.

Une réunion (invitation) présentant l'expérience Take5 et les activités prévues sur le site SudMiPy aura lieu le 6 février après midi au CESBIO (merci à ceux qui comptent venir de prévenir Jean-François Dejoux)

Jean-François Dejoux a réuni pour cette proposition 12 équipes scientifiques basées en Midi-Pyrénées, qui travailleront sur 7 sujets différents :

  1. Détection de nuages, corrections atmosphériques, produits composites mensuels
  2. Détection de la couverture neigeuse, observation et modélisation du dépôt et de la fonte de la neige, et lien avec le bilan hydrologique de bassins versants
  3. Développement de méthodes automatiques et robustes de classification de l'occupation des sols, permettant de traiter de grandes superficies
  4. Production de cartes d'occupation des sols.
  5. Détection et caractérisation des cultures irriguées dès leur émergence
  6. Production de cartes de rendement, biomasse et évapo-transpiration, bilans hydrologiques à l'échelle de bassins versants
  7. Détection des étendues d'eau, modélisation du signal fourni par le futur satellite SWOT, à partir de l'occupation des sols.

Par ailleurs, sur la même zone, l'INRA de Bordeaux a prévu de travailler sur la date de débourrement de différentes espèces d'arbres dans les Pyrénées, en étudiant la variation de cette date avec l'altitude.

Bien entendu, l'utilisation de ces données n'est pas limitée à ces 7 applications, et les personnes intéressées par ces données sont invitées à nous contacter, et à commencer au plus vite leurs relevés de terrain, les 4 mois de l'expérience Take5 seront vite passés.

ODK : Relevés d'occupation des sols sur Android

Pour valider les cartes d'occupation des sols ou pour faire l'apprentissage des méthodes de classification, il faut disposer de données de terrain. Au CESBIO, nous avons expérimenté plusieurs outils et méthodes complémentaires. Pour les surfaces agricoles, nous disposons, en France, du Registre Parcellaire Graphique (RPG) constitué à partir des déclarations des agriculteurs. Pour les espaces naturels, différentes cartes de référence existent, comme par exemple la base de données de l'Inventaire Forestier national, fournie par l'IGN. Le RPG est mis à jour tous les ans et l'inventaire forestier tous les 10 ans. Ces bases de données ne renseignent donc pas sur le stade phénologique de la culture à une date donnée.

Capture d'écran de l'outils ODK

Pour collecter ce genre d'informations, le CESBIO réalise des enquêtes de terrain mensuelles sur 300 parcelles agricoles localisées autour de Rieumes en haute Garonne. Cependant, afin de disposer de données réparties un peu partout sur sa zone d'intérêt (le sud-ouest de la France),  nous avons aussi mis en place une application de relevé d'occupation des sols sur téléphone Android, basée sur l'application gratuite ODK collect.

Cette application présente un questionnaire à l'utilisateur. Le questionnaire que nous avons mis en place relève la position de la parcelle, la date, l'occupation des sols et son stade de développement. L'outil est très facile à installer, il est également très simple de modifier le questionnaire à partir d'un tableur en utilisant ensuite un traducteur qui le transforme en fichier XML et que l'on télécharge sur le serveur ODK aggregate. Enfin, les données collectées peuvent être récupérées sur un serveur en ligne.

Parcelles de prairies (Vert clair), blé (jaune), Colza(orange), Forêts (Arbres), relevées à vélo par un courageux expérimentateur

Nous avons écrit une notice d'utilisation de l'outil ODK collect et de notre formulaire. Si vous voulez utiliser cet outil et son formulaire, accéder ou contribuer à notre base de données, n'hésitez pas à nous contacter.

Nous avons aussi développé un petit formulaire permettant de relever la présence ou non de neige autour de vous, dans le but de valider les cartes de surface enneigée produites par satellite.