Turbidité des eaux en Afrique de l'Ouest: la campagne "Take 5" Bagré 2015.

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L’objectif de la campagne 'Bagré 2015' était de suivre finement l’évolution spatio-temporelle de la turbidité et des matières en suspension (MES) dans l’eau du lac de Bagré, deuxième plus grand réservoir du Burkina-Faso, dans un contexte où les valeurs de ces paramètres sont particulièrement élevées. Les matières en suspensions sont des vecteurs des contaminants microbiologiques, les microorganismes se développant particulièrement sur les particules en suspension. Les eaux fortement turbides, qui sont consommées directement ou avec lesquelles les habitants sont en contact (lessive, bain, lavage des légumes, jeux) constituent donc un risque important pour la santé. En Afrique subsaharienne, de nombreuses régions ne bénéficient pas de réseaux de suivi de la qualité de l'eau, et disposent de systèmes de santé parfois insuffisants. Le suivi de la turbidité est donc important pour quantifier cet aléa sanitaire.

 

Arrivée des eaux turbides


La série d'images SPOT5 (Take5) montre une propagation des eaux fortement turbides avec l'arrivée de la saison des pluies, depuis l’amont du lac en juin, les zones médianes en juillet-août jusqu’à l’aval en septembre (voir les images ci-dessus acquises les 11/04, 15/06, 05/07, 04/08, 19/08, 13/09). Vous pouvez voir le changement de couleur des eaux de ce lac avec un passage du bleu au marron-beige.

 

Pour valider l’algorithme à retenir pour suivre la turbidité et les MES, des relevés de routine ont été mis en place depuis le 16 avril 2015 sur un point localisé à l’aval du réservoir. Une mission terrain s’est également déroulée entre le 21 juillet et le 5 août 2015 (financement du PNTS). Des relevés d’eau ont été effectués mesurer la turbidité et les MES (70 et 53 mesures). Nous avons aussi pris 28 mesures radiométriques de terrain (photos 1 et 2) et 12 mesures de coefficient d’absorption (Kd) (photo 3 et carte). Ces mesures se sont déroulées à l’aide d’un bateau dans les différentes zones du lac de Bagré depuis l’amont jusqu’à l’aval (photo 4).

Photo 1 : Radiomètre TriOs, mesures de réflectance Photo 2: Mesures de réflectance avec les radiomètres TriOs Photo 3 : Radiomètre TriOs pour la mesure du coefficient d'absorption

Photo 4 : Bateau utilisé pour les prélèvements d’eau et les mesures radiométriques

 

Résultats préliminaires de la campagne

Les résultats en cours d'analyse montrent de très bonnes relations entre les rapports des réflectances PIR/rouge in situ et les MES et la turbidité, sur une gamme importante de variation. La haute résolution permettra de décrire finement le fonctionnement du lac, le rôle des différents affluents, des différents bassins versant et de l'usage des sols associé.  Les relevés de terrain ont permis de détecter également quelques hippopotames, mais les crocodiles sont restés invisibles...

 

Des échantillons ont été analysés au microscope électronique à balayage afin d'identifier la taille et les types de particules rencontrées et détectées. La majorité des particules a une taille variant entre 1 et 2 microns. Il s’agit principalement d'argiles (kaolinite, d’illite et de smectite).

 

Ce travail participe à une action plus large sur la couleur des eaux continentales (CES Couleurs des eaux continentales - Theia) et l'utilisation de Sentinel 2 en particulier.

 

Elodie Robert, Manuela Grippa, Laurent Kergoat, Jean-Michel Martinez, Sylvain Pinet, Laetitia Gal, Nogmana Soumaguel

Voulez vous nous aider à faire des relevés d'occupation du sol en France ?

Comme vous le savez peut-être, dans le cadre de THEIA, nous avons prévu de réaliser automatiquement des cartes d'occupations du sol annuelles du territoire Français, sur 20 à 25 classes, à partir des données Sentinel-2, dont on commence à voir les premiers exemplaires. Jordi Inglada, du CESBIO, coordonne ce projet. Il en a fait une belle présentation lors du séminaire THEIA-GEOSUD début juin.

 

Mon dernier relevé, une lande à rhododendrons, plateau de Beille, Pyrénées

Pour mener à bien ce projet, il nous faut des relevés de terrain de l'occupation des sols. Si vous êtes capable de faire la différence entre une parcelle de colza et une parcelle de blé, ou entre une parcelle de mais et une parcelle de sorgho, et si vous avez un smartphone Android équipé d'un GPS, vous pouvez nous aider. Un manuel de l'utilisateur et les relevés de 2013, 2014 et 2015 (jusqu'à fin juin) sont disponibles ici : http://tully.ups-tlse.fr/olivier/occ_sol_odk/tree/master. Pour récolter des données, il suffit de télécharger l'application "ODK collect" comme indiqué dans le manuel, et de la configurer.

 

Les données récoltées sont disponibles en ligne pour toute personne ayant un compte et effectuant des relevés. Pour avoir un compte, il suffit de me demander (olivier hagolle, au cesbio, cnes, fr).

 

Comme je l'ai précisé dans un précédent article, non seulement vous nous aiderez et obtiendrez en échange des produits d'occupation des sols de meilleure qualité sur votre région, mais ce sera l'occasion de justifier de belles promenades. C'est aussi un moyen de justifier une pause dans une montée un peu fatigante. N’hésitez pas à profiter de vos prochaines vacances pour nous ramener de bonnes données.

 

Les meilleurs contributeurs de chaque année se verront remettre un beau poster, et, insigne honneur, auront leur nom affiché dans l'ascenseur du CESBIO ;-) .

 

 

 

Les bienfaits du travail dominical

Loin de moi l'idée de vouloir donner des leçons ou de faire des reproches, mais bon, il faut le signaler, j'ai des collègues qui ne travaillent pas le week-end ou pendant les vacances. Et pour justifier cela, les prétextes les raisons sont nombreuses : la famille, les courses, la haie à tailler, la besoin de se détendre pour évacuer le stress de la semaine, un bon repas avec les amis, faire du sport...

 

Sans me vanter, je dispose de la solution à une bonne partie de ces problèmes :

  • une justification pour reporter les courses et la taille de la haie à un autre jour (c'est pour le travail, je suis obligé)
  • un moyen de faire du sport et de se détendre
  • l'occasion de réunir des amis et/ou la famille, et de leur apprendre à travailler pour vous le week-end

 

Allez, je vous explique :

Lande à genêts

Pelouse-Estive (au premier plan)

Culture ligneuse (vigne)

- grâce au beau temps de cet automne, et grâce à l'application ODK* Collect qui fonctionne sur tous les téléphones sous Android, et qu'on télécharge sur Google Play, j'ai eu le plaisir de travailler les deux derniers week-ends. Plus précisément, j'ai travaillé à récolter des échantillons d'occupation des sols.

 

Il y a quinze jours, le week-end fut consacré à collecter des échantillons de landes de montagne, et à faire une belle randonnée : tous les types de landes étaient représentés : landes de fougères, bruyères, genêts, rhododendrons, myrtilles ou genévriers) dans les Pyrénées Ariégeoises.

Le week-end suivant m'a permis d'échantillonner la végétation méditerranéenne et sa transition vers la végétation de montagne dans le Fenouillèdes, dans le piémont de l'est des Pyrénées, sur un bel itinéraire à vélo, Le vélo se prête très bien au relevé d'échantillons, et vous donne un prétexte pour vous arrêter tous les kilomètres dans les cols un peu trop difficiles. J'ai tendance à relever beaucoup plus de points en montée qu'en descente...

 

Les données sont disponibles sur un site de l'application ODK dès la fin de la randonnée, elles seront ensuite insérées dans la base de données PostGIS du labo (Merci à Jérôme Cros) et finalement, j'espère, utilisées pour l'apprentissage ou la validation de cartes d'occupation des sols.

Prairie semée, luzerne

 

Comme j'ai beaucoup travaillé, ce sont quelques 2000 points qui ont été relevés en 18 mois, et sont à votre disposition.

 

Les débuts d'une base de données Européenne de l'occupation du sol

Si vous souhaitez comme moi vous adonner au travail dominical, voire même au travail pendant la semaine, n’hésitez pas ! Multiplier les utilisateurs serait un bon moyen de faire avancer notre projet de créer une carte d'occupation des sols annuelle sur la France, avec Sentinel-2 et Landsat 8, à partir de l'an prochain. Les meilleurs contributeurs seront récompensés par des cartes d'occupation des sols plus précises sur leur lieux de travail. Pour le moment, je n'ai converti que deux utilisateurs du CESBIO à ce mode de travail dominical, mais j'espère que ces belles photos, prises depuis le portable avec l'application ODK, vous motiveront.

 

SI vous souhaitez regarder les données acquises et même tester l'application, vous pouvez utiliser le site suivant, j'ai créé un compte pour les visiteurs, "invite", et le mot de passe se compose du nom du compte suivi du nom de mon laboratoire, sans aucun espace ou majuscule. Mais je préfèrerais que vous me demandiez un compte, afin que les relevés soient identifiés (il se peut qu'un releveur de terrain fasse toujours les mêmes erreurs (confondre l'Est et l'Ouest par exemple...). Les derniers relevés vont se ranger dans le formulaire OS V2.3. J'avais écrit un manuel de l'utilisateur, qui est toujours disponible ici, et Google diffuse aussi un manuel de l'utilisateur.

* ODK : Open Data Kit

Une expérience de pilotage de l’irrigation du blé en conditions réelles à Marrakech

Dans la région sud de la Méditerranée, ainsi que d'autres régions arides et semi-arides, la consommation en eau a augmenté de façon significative au cours des dernières décennies, alors que les ressources en eau disponibles se raréfient. Au Maroc, on estime que 83% des ressources mobilisées sont consacrées à l'agriculture avec une efficacité inférieure à 50%. La région du Haouz, typique du sud des bassins méditerranéens, est caractérisée par un climat semi-aride (l'évapotranspiration potentielle est d'environ 1600 mm/an contre une moyenne de précipitations annuelles de 250 mm). Dans ces conditions, l'irrigation des cultures est inévitable pour permettre la croissance et le développement des plantes. Ainsi, il est nécessaire de développer des méthodes d’irrigation qui permettent d’optimiser l’utilisation des faibles ressources en eau disponibles pour une amélioration et une stabilisation de la production.

La demande en eau des cultures dépend principalement de deux aspects: les conditions météorologiques et le développement des cultures. De nombreuses recherches ont démontré que l'imagerie optique à partir de satellites d'observation de la terre permet d’estimer précisément l'état des cultures. Associée au calcul d’un bilan hydrique du sol et certains aspects de prévision (météo, développement des plantes), les informations obtenues par télédétection spatiale peuvent être utiles pour la décision d’irrigation. Afin d'obtenir le meilleur rendement, le stress hydrique de la plante doit être évité autant que possible. De même, les dotations en eau ne doivent pas être excessives afin d’éviter les pertes par percolation profonde.

 

Durant la saison du blé d'hiver de 2013, une expérience de pilotage de l’irrigation en conditions réelles se déroule sur une parcelle de 4 hectares de blé située 40 km à l’est de Marrakech. Il s’agit de comparer la stratégie d’ l'irrigation usuellement pratiquée sur un secteur irrigué avec une stratégie d'irrigation pilotée par télédétection. L’imagerie de télédétection est fournie par Spot4 (Take5) et Spot5 (ISIS). La météo est mesurée sur une surface de référence à un kilomètre de la parcelle.

 

L’outil SAMIR (Satellite Monitoring of Irrigation), qui est basé sur la méthode FAO 56, mais en pilotant les coefficients culturaux par l’indice normalisé de végétation (NDVI) est utilisé pour calculer le bilan hydrique de la parcelle au pas de temps journalier. Une climatologie moyenne de la région est utilisée pour la météo à long terme (15 jours), tandis que nous faisons tourner un modèle météo pour le court terme (4 jours). Enfin, le coefficient cultural est lui aussi extrapolé en attendant que de nouvelles images satellites soient disponibles (production, nuage…)

 

Dans le même temps, deux systèmes d’Eddy-Correlation mesurent les flux de la parcelle pilotée et de la parcelle de référence.

 

Les premiers résultats de l'expérience sont convaincants autant du côté de l’estimation de l’évapotranspiration par rapport aux mesures de flux (RMSE = 0.75mm/jour), que des préconisations d’irrigation. Deux "tours d’eau" ont ainsi été lancés dans le cadre de l’expérience en dates du 14 Février et 12 Mars 2013, alors que la parcelle de référence recevait quand à elle 3 tours d’eau pendant la même période.

 

Un grand nombre d’enseignements peuvent dors et déjà être tirés de cette expérience grandeur nature: les aspects pratiques de la mise en œuvre sont dévoilés (télémétrie, répétitivité de l'imagerie, ...) alors que certains indices quant à l'acceptation sociale d'une telle technologie sont mis en évidence comme la simplicité d’utilisation et la flexibilité des préconisations. Restera à démontrer l’impact positif sur la rentabilité de l’eau d’irrigation, seul juge de l’efficacité opérationnelle de cette approche.

Plus d'infos sur le site du LMI TREMA: http://trema.ucam.ac.ma

 

 

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.

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.