Les Sentinels témoins de la déforestation en Amazonie

Le Monde.fr a publié un reportage frappant "Au Brésil, avec les policiers qui luttent contre la déforestation de l’Amazonie". Le journaliste et photographe Bruno Kelly a suivi les agents de l’institut pour l’environnement et les ressources naturelles renouvelables (Ibama) dans les environs d'Apui, une petite localité isolée au sud de l'état d'Amazonas. Il écrit que "le chef de la police reconnaît que contrôler avec 1 300 agents une zone de la taille de l’Europe occidentale est une tâche pour le moins difficile".
 
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La lettre à Elise Lucet

Chère Elise,

 

au Cesbio, notre laboratoire, nous apprécions beaucoup ton émission "Cash Investigation" et le travail des journalistes de ton équipe. Nous savons que tu ne recules devant rien pour mettre à jour les méfaits des pollueurs et d'ailleurs nous non plus. Pour l'enquête "Razzia sur le bois" diffusée le 24 janvier, tu as même fait appel à la technologie de la NASA (carrément !) pour enquêter sur les incendies dans les plantations d'arbres en Indonésie. Nous avons reconnu en effet les images prise par le capteur MODIS de l'agence spatiale américaine. Ce capteur permet de détecter les feux avec une très bonne fréquence mais les images ne sont pas très détaillées car la résolution d'un pixel est proche de 500 m.

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Les séries temporelles d'images pour reconnaître les essences en forêt

Les collègues du laboratoire DYNAFOR (INRA / INP-ENSAT / INP-EI Purpan), en collaboration avec le Centre National de la Propriété Forestière (CNPF), travaillent depuis quelques années sur la reconnaissance des espèces arborées en forêt. Les premiers travaux ont démarré avec des séries temporelles d'images MODIS et ont permis de cartographier la chaîne des Pyrénées à moyenne résolution spatiale. Plus récemment, pour préparer l'arrivée des images Sentinel-2, des séries temporelles denses à haute résolution spatiale (FORMOSAT-2), couvrant tout le cycle annuel de la végétation, ont été exploitées. Les séries temporelles sont particulièrement utiles pour ce type d'application puisque d'une essence à l'autre, les cycles végétatifs sont différents avec des dates de débourrement ou de jaunissement et chute des feuilles différentes (le terme technique est senescence, et l'étude inter-annuelle des dates auxquelles se répètent les événements caractéristiques, comme la senescence, s'appelle la phénologie). On peut s'en rendre compte facilement en comparant deux images acquises à 2 dates différentes, comme c'est le cas ci-dessous. La première est un extrait d'image FORMOSAT-2 en fausses couleurs infra-rouge datant du 16 février 2013 (la végétation apparaît dans la gamme des rouges). La seconde image est datée du 20 juillet 2013. On peut observer une différence importante entre les feuillus et les conifères aux deux dates. Les feuillus ayant perdus leurs feuilles en hiver, ils n'apparaissent pas en rouge sur l'image de Février, contrairement à l'image de Juillet.

 

Image d'hiver en fausses couleurs infra-rouge FORMOSAT-2 datée du 16/02/2013 (résolution spatiale : 8m)


Image d'été en fausses couleurs infra-rouge FORMOSAT-2 datée du 20/07/2013 (résolution spatiale : 8m)

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Take5 fait du cinéma

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Comment passer d'une image tous les 5 jours à 24 images par secondes ?

C'est possible, grâce au soutien financier du CNES, grâce à un producteur plein d'idées, Gérard Dedieu (qui ne fume pas encore le cigare), grâce à un scénariste-réalisateur de talent (Thierry Gentet), le seul réalisateur de cinéma qui comprend la mécanique spatiale,  et grâce à son équipe (Mira Production) qui sait même mettre en valeur les ... magnifiques bureaux du CESBIO, et enfin grâce à une brochette d'actrices et d'acteurs de premier rôle, enfin dont c'était souvent le premier rôle : Anne Jacquin, Valérie Demarez, Virginie Lafon, Valery Gond, Jean-Pierre Dedieu et un autre, le dernier, qui n'arrive pas à faire une phrase complète avant la 5e prise.

 

Nous espérons que ce film vous aidera à comprendre ou à expliquer les intérêts et enjeux de l'imagerie multi-temporelle à haute résolution.

 

 

 

 

Caractérisation de la phénologie des forêts tropicales humides du nord Congo grâce aux séries temporelles à haute et basse résolution

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Le CIRAD s'intéresse aux forêts tropicales du Nord du Congo, et utilise les séries temporelles d'images pour distinguer les forêts à tendance sempervirente des forêts à tendance décidue. L’analyse de 10 années de données d’un indice de végétation (Enhanced Vegetation Index – EVI) issues d'images MODIS à 500m de résolution, a permis de reconstituer un profil temporel annuel synthétique reflétant la phénologie des formations forestières observées (Gond et al., 2013), et de séparer ces deux types de forêts. Il semble que ces variations dans la phénologie foliaire sont en partie sous la dépendance du substrat géologique (Fayolle et al., 2012), les grès de Carnot paraissant associés à des forêts davantage sempervirentes et les alluvions de la cuvette congolaise paraissant associés à des forêts davantage décidues.

 

L'image SPOT4(Take5) du 2 juin: en haut, les limites géologiques entre les grès à l’ouest et les alluvions à l’est ; en bas, les classes de végétation obtenues avec le capteur MODIS (sempervirentes à l’ouest et semi-décidues à l’est). Profils temporels EVI des types forestiers (sempervirents et semi-décidus) du nord Congo entre le mois de janvier (seizaine 1) et juin (seizaine 11). Les traits pleins noirs indiquent les six acquisitions SPOT-4 exploitables, et les pointillés noirs les acquisitions partiellement nuageuses

 

L'expérience Spot-4 (Take-5), qui préfigure les données qui seront fournies par la mission Sentinel-2 de l'ESA, a permis d’acquérir sur la zone 6 images très claires entre Février et Juin 2013, ce qui est exceptionnel dans cette zone fortement nuageuse (les nuages étaient en Europe cette année :-( ). Ces données permettront d'analyser des profils temporels de l’activité photosynthétique à un niveau de détails bien supérieur à celui de MODIS, ce qui est important pour comprendre le fonctionnement de ces types forestiers contrastés. Les six images Spot-4 permettront d’analyser avec davantage de détails spatiaux et temporels la répartition des types de forêt et leurs comportements dans le temps, de préciser la force et la nature de la dépendance des types de végétation au substrat et aussi leur capacité à stocker du carbone durant leurs cycles phénologiques.

 

Nous avons également accès à des inventaires forestiers dans ces secteurs, nous permettant de connaître les compositions floristiques des peuplements (Gourlet-Fleury et al., 2011). Enfin une base de données sur les précipitations locales a été élaborée à partir des données FewsNet (http://earlywarning.usgs.gov/fews/africa/index.php). Ces informations serviront à étayer les analyses sur des secteurs choisis pour leur homogénéité dans chacun des types de forêts.

 

Ce jeu de données à haute fréquence temporelle nous permet aussi d’évaluer les possibilités de surveillance des activités humaines en forêts tropicales humides en Afrique centrale. Les images ci-dessous, issues de l'expérience SPOT4(Take5) illustrent l’ouverture de la canopée par une compagnie forestière. Cette illustration rend compte de la capacité de la configuration de Sentinel-2 à identifier et évaluer les impacts humains dans les endroits les plus reculés de la planète.

Quatre compositions colorées (Moyen-infrarouge, proche infrarouge et rouge) au nord Congo avec, de gauche à droite, les dates du 4 mars, du 3 avril, du 13 avril et du 2 juin. A partir d’une piste forestière en haut de l’extrait, une piste forestière est ouverte vers le sud le 4 mars puis progresse vers le sud jusqu’au 13 avril. A cette date la piste se redirige vers l’est afin d'aller exploiter des peuplements forestiers. Le 2 juin les infrastructures d’exploitation sont réalisées et la coupe commence. Avec l’habitude et un zoom il est possible de repérer les trouées d’abattage qui apparaissent comme des tache rouge-rose (sol nu) au milieu la canopée (en vert).

Bibliographie

Fayolle, A. Engelbrecht, B. Freycon, V. Mortier, F. Swaine, M. Réjou-Méchain, M. Doucet, J.-L. Fauvet, N. Cornu, G. Gourlet-Fleury, S. 2012 Geological substrates shape tree species and trait distributions in African moist forests PLoS ONE 7, e42381

Gond, V., Fayolle, A., Pennec, A., Cornu, G., Mayaux, P., Camberlin, P., Doumenge, C., Fauvet, N., Gourlet-Fleury, S., 2013, Vegetation structure and greenness in Central Africa from MODIS multi-temporal data, Philosophical Transaction of the Royal Society (serie B), 368: 20120309

Gourlet-Fleury, S. Rossi, V. Réjou-Méchain, M. Freycon, V. Fayolle, A. Saint-André, L. Cornu, G. Gérard, J. Sarrailh, J.-M. Flores, O. Baya, F. Billand, A. Fauvet, N. Gally, M. Henry, M. Hubert, D. Pasquier, A. Picard, N. 2011 Environmental filtering of dense-wooded species controls above-ground biomass storerd in African moist forests J.Ecol. 99, 981-990.