La lettre d'information N° 16 - 17 octobre 2014

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En complément de notre site web : www.cesbio.ups-tlse.fr (voir ici les archives) © Copyright CESBIO


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Sommaire  
  1/ Quelques résultats scientifiques et techniques

Estimer la biomasse des forêts tropicales denses : un défi pour la mission spatiale Biomass

Bien que plusieurs études aient déjà mis en avant la pertinence de la bande P pour estimer des valeurs de biomasse jusqu'à 300 t/ha (tonnes par hectare), les possibilités d'extension à la gamme 300-500 t/ha, fréquente pour les forêts tropicales, restent à démontrer. Outre leur densité élevée, les forêts tropicales se situent aussi souvent sur des terrains à forte topographie, ce qui ajoute une difficulté importante pour l'utilisation des mesures SAR ...

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L’orientation des rangs des cultures et la récupération des paramètres biophysiques

En télédétection, l'orientation des rangs des cultures a un impact sur la qualité de l’estimation des paramètres biophysiques comme la production de biomasse des cultures ou bien l'érosion des sols; cette structure avec des rangs orientés influence également les travaux sur la modélisation du paysage ...

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Estimation des paramètres descriptifs de la végétation dans le cas de couverts herbacés sahéliens (Gourma, Mali)

Cette étude montre que l'utilisation conjointe de photographies hémisphériques et d’un logiciel de traitement d'image comme CAN-EYE permet de fournir des estimations précises de variables décrivant les couverts herbacés sahéliens ...

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Un nouveau paramètre de rugosité du sol pour la modélisation de la rétrodiffusion radar sur le sol nu...

Nous proposons un nouveau modèle qui devrait permettre de limiter la description de la rugosité à un seul paramètre et d'avoir une meilleure estimation de l’humidité par inversion des mesures microondes actives ou passives ...

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Au 4ème Symposium "Recent Advances in Quantitative Remote Sensing" organisé à Valencia en Espagne du 22 au 26 septembre, le CESBIO a présenté plus de 20 communications...

Le CESBIO a été très présent au 4ème symposium "Recent Advances in Quantitative Remote Sensing" (RAQRS 2014) du 22 au 28 septembre 2014, à Valencia (Espagne)...

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A la Summer School de l'ESA cet été, le CESBIO est récompensé ...

Le prix du meilleur poster de l'"European Meteorological Society"a été décerné à Delphine Leroux sur le sujet : "Soil moisture retrieved from space and assimilation in a hydrological model" ...

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  2/ La vie du CESBIO, ses campagnes et ses chantiers

Création d'un laboratoire international au Liban..

L'observatoire O-LiFE (Observatoire Libano-Français de l’Environnement) devient cet automne un laboratoire international associé du CNRS (LIA) dans lequel le CESBIO est fortement impliqué ...

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Expérimentation Afriscat : une petite soeur pour TropiScat

L'expérimentation “AfriScat” a été approuvée par l'ESA (Agence Spatiale Européenne) dans le cadre des travaux préparatoires à la mission BIOMASS. Portée par une collaboration CESBIO, ONERA, avec la participation des équipes de Polimi et CMCC de Rome...

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Participation du CESBIO au Programme Hubert Curien (PHC) 2015

Le projet proposé par le CESBIO s'intitule "Estimation spatialisée de l'utilisation de l'eau par l'agriculture pluviale et irriguée au Maghreb ...

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  3/ Les missions spatiales

Le CESBIO se prépare au lancement de l'instrument SMAP en janvier 2015

Le CESBIO se prépare à participer à la recette en vol de l'instrument "Soil Moisture Active Passive" (SMAP) qui sera mis sur orbite en janvier 2015. Cet instrument embarque un radiomètre en bande L (résolution~40km) ainsi qu'un radar en bande L à ouverture synthétique (résolution ~ 3km).

Dans un passé proche, le laboratoire a contribué aux études préliminaires sur cet instrument, d'abord en étant présent au sein du "SMAP science Definition Team" puis en participant aux travaux sur le couplage entre les données acquises par le radiomètre SMOS et celles du radar présent sur SMAP.

Ainsi, les scientifiques du CESBIO accorderont une attention particulière à la synergie entre le "passif" et l'"actif", synergie qui devrait permettre de cartographier l'humidité de notre planète avec une résolution améliorée (environ 9 km).

 

Suivez les actualités de la mission spatiale SMOS (et beaucoup plus!) via Twitter

L'équipe SMOS de CESBIO vous propose de les suivre via son Twitter @SMOS_satellite pour les accompagner dans sa spécialité : la télédetection spatiale de l'humidité des sols et de la salinité des océans. Le nouveau compte Twitter a pour objectif de faire connaître au public les derniers travaux apparus dans le blog SMOS, ainsi que partager des nouvelles de dernière minute autour de SMOS : le changement climatique, les nouvelles technologies spatiales, les actualités de l'ESA...

 
  4/ Traitement des images et transfert

Le Pôle Thématique Surfaces Continentales THEIA distribue des données LANDSAT

Un beau jeu de données LANDSAT couvrant la France entière, depuis 2009 jusqu'au mois dernier, est disponible au pôle THEIA. Il réunit toutes les données LANDSAT5 et LANDSAT7 disponibles sur la France de 2009 à 2011, et toutes les données LANDSAT 8 acquises depuis avril 2013 ...

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  5/ Applications et Formation

Workshop "Understanding the Carbon and Water Cycles using SMOS data and models" au CESBIO les 13 et 14 novembre 2014

Cet atelier organisé avec l'ESA vise à rassembler les communautés travaillant sur l'observation de la Terre, la mission spatiale SMOS, la modélisation des processus sur les surfaces émergées ...

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Le premier workshop scientifique consacré à la mission spatiale BIOMASS aura bientôt lieu à l’ESA

L'ESA organise le premier workshop scientifique de BIOMASS, conjointement avec le workshop PolInSAR à ESA-ESRIN, Frascati, Italie, du 27 au 30 Janvier 2015. Le CESBIO (T. Le Toan) et l’Université de Sheffield (S. Quegan) participent à l’organisation du workshop. ...

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L'objectif de cet article est d'évaluer les possibilités d'estimation de la biomasse aérienne des forêts tropicales denses, à partir de mesures SAR (Radar à Synthèse d'Ouverture) polarimétriques en bande P (fréquence de l'ordre de 400MHz).

Bien que plusieurs études aient déjà mis en avant la pertinence de la bande P pour estimer des biomasses jusqu'à 300 t/ha (tonnes par hectare), les possibilités d'extension à la gamme 300-500 t/ha, fréquente pour les forêts tropicales, restent à démontrer.

Outre leur densité élevée, les forêts tropicales se situent très souvent sur des terrains à forte topographie, ajoutant une difficulté importante pour l'utilisation des mesures SAR.

Initié par des travaux de modélisation électromagnétique et développé à partir de données récentes issues de la campagne aéroportée en Guyane, un nouvel indicateur est proposé, permettant de minimiser les perturbations dues à la topographie et d'obtenir une sensibilité à la biomasse exploitable pour les algorithmes d'inversion.

Les résultats, montrant qu’il est possible de mesurer la biomasse des forêts dense en Guyane, ont notamment contribué à la sélection de la mission BIOMASS (en mai 2013) . Les travaux sont actuellement poursuivis afin de généraliser la méthode sur d'autres données expérimentales d’autres forêts tropicales (sites au Panama et au Gabon).

Références :

  • Relating P-Band SAR Intensity to Biomass for Tropical Dense Forests in Hilly Terrain: ?0 or t 0 ? Ludovic Villard and Thuy Le Toan - IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING (sous presse)

En savoir davantage :

  • Davantage de détails sur la mission BIOMASS sur le site du CESBIO

Contact au CESBIO : Ludovic Vilard

 
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De nombreux travaux mettent en évidence la sensibilité de la réflectance (BDRF) et de la rétrodiffusion radar (Kimes et al, 1983 et Ulaby et al, 1984) vis à vis de l’orientation des rangs des cultures. En télédétection, cette orientation a un impact sur la qualité de l’estimation des paramètres biophysiques comme la production de biomasse des cultures ou bien l'érosion des sols; cette structure avec des rangs orientés influence également les travaux sur la modélisation du paysage.

Pour mieux appréhender la structure de ce dernier, nous proposons une technique de détection de l’orientation des rangs de différentes cultures au moyen de filtres de convolution directionnels (45 et 135°) et d'opérateurs de morphologie mathématique. Pour cela, nous utilisons des images satellites acquises en mode panchromatique par Formosat-2 et les confrontons aux mesures in-situ synchrones, collectées lors de la campagne MCM'10.

Pour mesurer l’orientation des rangs des cultures présentes dans l'image Formosat (45 000 ha) nous utilisons une approche multi-temporelle basée largement sur la phénologie. Cette approche permet d’ extraire les orientations des rangs dans 90% des cas. Ainsi, les produits finaux peuvent fournir dès à présent une aide précieuse pour l’analyse des paysages agricoles (érosion des sols, bilans hydriques, travaux sur le cycle du carbone…).

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Carte de l'orientation des rangs produite avec une approche multi-temporelle.

Chaque parcelle est associée à un indice de confiance valant entre 1 (confiance haute) et 5 (confiance basse)

(Cliquez sur l'image pour agrandir et refermer)

© CESBIO


Références :

Determination of the crop row orientations from Formosat-2 multi-temporal and panchromatic images, Claire Marais Sicre, Frédéric Baup et Rémy Fieuzal, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2014..

en savoir davantage : le chantier Sud-ouest au CESBIO

Contact au CESBIO : Claire Marais-Sicre

 
  Estimation des paramètres descriptifs de la végétation dans le cas de couverts herbacés sahéliens (Gourma, Mali)   haut
 

En collaboration avec le laboratoire Géosciences et Environnement de Toulouse (GET), et dans le cadre de l'Observatoire hydrométéorologique sur l'Afrique de l'ouest (AMMA-CATCH), le CESBIO poursuit ses travaux sur la validation des produits satellitaires. Cette étude montre que l'utilisation conjointe de photographies hémisphériques et d’un logiciel de traitement d'image comme CAN-EYE permet de fournir des estimations précises de variables décrivant les couverts herbacés sahéliens.

Dans un environnement semi-aride, il s’agit d’obtenir des estimations fiables :

  • de l’indice foliaire (LAI),
  • de la fraction de rayonnement photosynthétiquement actif absorbé par la végétation pour réaliser sa photosynthèse (fAPAR)
  • de la fraction de couvert végétal (fCover).

Ces variables sont d’abord mesurées à haute résolution (environ 1m2) puis sont estimées à l’aide d’une stratégie d’échantillonnage pour une surface d’ 1km2 permettant de prendre en compte l’hétérogénéité spatiale du couvert végétal.

La précision estimée pour les 3 variables est d'environ ± 17,3% pour 100 photographies acquises le long d'un transect d’1 km. En outre, les variations spatiales et temporelles du facteur d’agrégation (clumping index) du couvert herbacé ont pu être caractérisées. Pour les sites pastoraux du nord du Sahel, les mesures effectuées sur un ou deux transects perpendiculaires de 1 km fournissent à cette échelle des estimations fiables des 3 variables étudiées (LAI / fAPAR / fCover), ceci doit permettre d’établir des comparaisons avec les produits satellitaires acquis à moyenne résolution tel que les produits MODIS.

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  • (a) Les photographies hémisphériques de la strate herbacée acquises au coeur de la saison des pluies
  • Les variations saisonnières de :
    • (b) l'indice foliaire (LAI)
    • (c) le "clumping index" (CI) à l'échelle de 1 km pour les périodes de croissance des années 2005 , 2006 et 2007. Les incertitudes sont indiquées pour les données de LAI recueillies en 2007 .

(Cliquez sur l'image pour agrandir et refermer)

© CESBIO


Références :

Estimation of LAI, fAPAR and fCover of Sahel rangelands (Gourma, Mali), E. Mougin,, V. Demarez, M. Diawara, P. Hiernaux, N. Soumagueld, A. Berg, Agricultural and Forest Meteorology 198–199 (2014) 155–167

Contact au CESBIO : Valérie Demarez

 

 
  Un nouveau paramètre de rugosité du sol pour la modélisation de la rétrodiffusion radar sur le sol nu...   haut
 

A partir d’une ou deux configurations de mesure satellitaire micro-ondes actives, restituer l’ensemble des paramètres de surface d'un sol nu (géométrie de la surface et humidité du sol) oblige à utiliser au moins 3 paramètres statistiques pour décrire la géométrie de la surface :

  • l'écart type des hauteurs (s),
  • la longueur de corrélation (l)
  • la forme de la fonction de corrélation (a).

Ce travail aboutit à des solutions multiples et à des erreurs très importantes dans nos estimations de l’humidité.

Dans ce contexte, un premier paramètre appelé Zs=s2/l  (Zribi et al., 2003) a été préalablement défini pour combiner les effets de s et la pente s/l, pour le cas d’une fonction de corrélation exponentielle. Nous proposons dans (Zribi et al., 2014) un nouveau paramètre, encore plus global, qui devrait prendre en compte tous les effets liés à la rugosité, y compris la forme de la fonction de corrélation des hauteurs.

Cela devrait permettre de limiter la description de la rugosité à un seul paramètre et d'avoir une meilleure estimation de l’humidité par inversion des mesures microondes actives ou passives.

 

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Simulations numériques de la rétrodiffusion en polarisation HH (horizontale), à 40° d’incidence (bande C), en fonction des paramètres :

  • s (écart type des hauteurs),
  • Zs et Zg, dans l’espace de paramètres défini par s compris entre 0.4 et 1.6 cm,
  • l entre 4 et 10 cm, et a entre 1 et 1.75.

© CESBIO

(cliquez sur la photo pour agrandir et refermer)

 

Référence : Zribi, M., Gorrab, A., and Baghdadi, N., A new soil roughness parameter for the modelling of radar backscattering over bare soil, Remote Sensing of Environment, 152, 62-73.

 Contact au CESBIO : Mehrez Zribi

 
  Création d'un laboratoire international au Liban...   haut
 

En 2013 les acteurs de la recherche scientifique française et libanaise ont souhaité établir les bases d’un observatoire partagé entre la France et le Liban. Devant la nécessité de collecter, de pérenniser, de partager, et de valoriser l’information environnementale, l'observatoire O-LiFE (Observatoire Libano-Français de l’Environnement) devient cet automne un laboratoire international associé du CNRS (LIA) dans lequel le CESBIO est fortement impliqué.

Cette action est menée en partenariat avec le programme MISTRALS. Elle vise la construction de bases de données environnementales, la création d’outils de travail collaboratif en réseau, et souhaite également proposer un appui scientifique et technique.

L ’activité principale sera dédiée à l’étude de la zone critique autour de la Méditerranée, et notamment à l’étude des ressources en eau, de la biodiversité, des risques naturels, de la gestion de l’environnement et également à l´étude des usages des territoires.

Les membres fondateurs de cette initiative sont le CNRS (Liban), le CNRS (France), l’IRD et l’OSU-OREME via plusieurs de leurs UMR respectives.

Nous pouvons citer le CEREGE, ECOLAB, LOCEAN, le CESBIO ainsi que plusieurs universités libanaises :

• Université Saint Joseph,
• Université américaine de Beyrouth,
• Université de Balamand,
• Université Saint Esprit de Kaslik,
• Université arabe de Beyrouth,
• Université libano-américaine.

Trois projets ont été retenus dans le cadre du démarrage d'O-LiFE pour la période 2013-2016.

  • Projet 1: Impact of Agricultural Practices on Groundwater Resources in Central and West Bekaa;
  • Projet 2: Observatoire de l'enneigement au Liban (OBservE) (suivi et modélisation de la dynamique du couvert neigeux sur le Mont Liban) ;
  • Projet 3: l’Unité de recherche associée sur la qualité de l’eau potable (ARU water quality).

 Contact au CESBIO : Laurent Drapeau

 
  A la Summer School de l'ESA cet été, le CESBIO est récompensé ...   haut
 

le prix du meilleur poster de l'European Meteorological Society a été décerné à Delphine Leroux sur le sujet : "Soil moisture retrieved from space and assimilation in a hydrological model"

Télécharger le poster ici image

Ce poster met l'accent sur la manière d'estimer à partir de l'espace la quantité d’eau contenue dans la première couche de sol ainsi que sur la façon d'utiliser cette information dans un modèle hydrologique par l'assimilation de données.

L’étude s’applique à un bassin africain au Bénin et montre que le produit SMOS « humidité du sol à 15 km » est en mesure d'apporter une contribution précieuse dans un modèle fonctionnant avec une résolution d’ 1 km.

Ce travail vise à avoir une meilleure compréhension du cycle de l'eau à l'échelle locale en s’appuyant sur des observations acquises avec une échelle plus globale. 

Il devrait permettre aux personnes de mettre en œuvre une gestion plus adéquate des ressources en eau disponibles dans leur environnement.

En savoir davantage :

  • la mission spatiale SMOS du CESBIO

Contact au CESBIO : Delphine Leroux

 
  Campagne expérimentale en Afrique : Africsat, une petite soeur pour TropiScat   haut
 

 

L'expérimentation “AfriScat” a été approuvée par l'ESA (Agence Spatiale Européenne) dans le cadre des travaux de préparation de la mission BIOMASS. Portée par une collaboration CESBIO-ONERA, cette expérimentation vise à analyser le comportement temporel de la réponse radar de la forêt tropicale, en particulier pour les futures acquisitions interférométriques et tomographiques de BIOMASS.

Dans le but de consolider et de généraliser les résultats obtenus par l'expérimentation TropiScat en Guyane française (site de Paracou), les mesures AfriScat auront également lieu depuis une tour à flux mais cette fois au Ghana (site d'Ankasa), et permettront d'analyser l'impact du changement d'environnement, mais surtout de la structure de la forêt et des caractéristiques topographiques. Cette campagne est planifiée pour une durée d'un an, à partir de Décembre 2014.

 

illustration: Tour à flux du site d'Ankasa (Ghana) sur laquelle seront installées les 20 antennes de l'expérimentation AfriScat, nous permettant d'obtenir des mesures polarimétriques et tomographiques.

Prévues pour une durée d'un an, ces séries de mesures nous permettront de caractériser au mieux la réponse radar de la forêt tropicale dans le temps.

© CESBIO

 

 

En savoir davantage :

  • Davantage de détails sur la mission BIOMASS sur le site du CESBIO
  • Découvrir le rapport de l'ESA sur la campagne Tropiscat

 Contact au CESBIO : Thierry Koleck

 
 

Participation du CESBIO au Programme Hubert Curien (PHC) 2015

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De vives tensions s’expriment dans les zones sèches et semi-arides sur l’accès et le partage des ressources naturelles, et particulièrement sur les ressources en eau et en végétation (Plan Bleu, 2008).

A l’heure actuelle, une part croissante de l’eau utilisée pour l’agriculture (qui représente plus de 80% des usages en Méditerranée) provient de l’eau souterraine. Cette ressource est déjà très largement surexploitée. Compte tenu de cette pression, il est indispensable de disposer d’outils permettant de prévoir l’utilisation de ces ressources et d’aider à leur meilleure gestion.

Ces outils doivent permettre non seulement de quantifier aux différentes échelles spatiales les flux hydriques mais également de décrire plus finement le lien entre le fonctionnement hydrique (flux, stockage) des systèmes naturels ou des agrosystèmes et les indicateurs écologiques ou de production qui leur sont associés.

   
Usage combiné :

  • télédétection
  • modèles
  • expérimentation

Dans ce contexte, un projet PHC (Partenariat Hubert Curien) Maghreb (2014-2018) intitulé « Estimation spatialisée de l'utilisation de  l'eau par l'agriculture pluviale et irriguée au Maghreb » a été déposé par le CESBIO et accepté en 2014 pour une durée de 3 ans. Ce type de programme finance les déplacements et les séjours de chercheurs séniors et juniors pour favoriser les échanges scientifiques entre les pays du Maghreb et la France. A ce jour, 5 étudiants originaires du Maghreb, sont présents au CESBIO.

L'objectif scientifique de ce projet est de mieux comprendre et de restituer par la modélisation et l’inversion, les transferts d’eau et d’énergie pour les couverts naturels et agricoles des zones méditerranéennes, ainsi que le lien entre végétation et cycle hydrologique, en se focalisant sur l’évapotranspiration.
Les outils utilisés combinent :

  • l’expérimentation (de l'échelle de la station de mesure à l'échelle régionale),
  • la modélisation (mécaniste et conceptuelle) ,
  • l’utilisation optimale de la télédétection multi-résolutions multi-longueurs d’onde.

Ce financement va permettre d’intensifier les échanges avec les partenaires du CESBIO au Sud et d'élargir le réseau de collaboration au Maghreb avec l’intégration de l’Université de Mascara (Algérie). En effet, le projet s’appuie sur des compétences :

  • en écophysiologie,
  • en caractérisation des échanges d’eau et d’énergie dans le continuum sol-plante-atmosphère,
  • en télédétection (visible-PIR, TIR et micro-ondes),

des 3 laboratoires partenaires :

  • Université Cadi Ayyad de Marrakech (Maroc),
  • Laboratoire de Recherche sur les Systèmes Biologiques et la Géomatique de l'Université de Mascara (Algérie),
  • Institut National d'Agronomie de Tunis (Tunisie) en collaboration avec l’Institut de l’olivier (Tunisie).

Ces laboratoires possèdent des compétences dans des domaines d'expertise différents et variés, ce qui permettra une véritable synergie.

 

En savoir davantage :

  • le chantier SudMed du CESBIO
  • Le rapport sur l'adaptation au changement climatique dans le secteur de l'eau en Méditerannée - Plan Bleu (PNUE/PAM 2011)

Contact : Mehrez Zribi et Valérie le Dantec pour le CESBIO

 
 

Le Pôle Thématique Surfaces Continentales THEIA distribue des données LANDSAT

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Un beau jeu de données LANDSAT couvrant la France entière, depuis 2009 jusqu'au mois dernier, est disponible au pôle THEIA. Il réunit toutes les données LANDSAT5 et LANDSAT7 disponibles sur la France de 2009 à 2011, et toutes les données LANDSAT 8 acquises depuis avril 2013.

Les données sont ortho-rectifiées et superposées au pixel près (30m), elles ont subi des corrections atmosphériques et sont fournies avec des masques d'eau, de neige, de nuages et d'ombres de nuages.

Les données nouvellement acquises par LANDSAT8 sont traitées et ajoutées régulièrement, avec un délai compris entre 15 et 30 jours. Les données sont produites au CNES pour THEIA, et une bonne partie de la chaîne de traitement a été développée au CESBIO (M.Huc, O.Hagolle). N'hésitez pas à y jeter un coup d'oeil, pour télécharger, il suffit de s'inscrire, il n'y a pas de licence à signer.

En savoir davantage :

  • Le Pôle Thématique Surfaces Continentales THEIA
  • Les données sont disponibles ici :
  • La documentation succincte se trouve là :

Contacts au cesbio: Olivier Hagolle et Mireille Huc

 
 

Le premier workshop scientifique consacré à la mission spatiale BIOMASS aura bientôt lieu à l’ESA

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L'agence Spatiale Européenne (ESA) organise le premier workshop scientifique consacré à la mission spatiale BIOMASS conjointement avec le workshop PolInSAR à ESA-ESRIN, Frascati, Italie, du 27 au 30 Janvier 2015. Le CESBIO (Thuy Le Toan) et l’Université de Sheffield (S. Quegan) participent à l’organisation du workshop.

L’objectif du workshop est de rassembler la communauté scientifique autour de la future mission BIOMASS.

Les thèmes suivants seront abordés :

  • La mission BIOMASS
  • Les méthodes actuelles de la mesure de biomasse par télédétection
  • Les initiatives internationales sur la forêt, la biomasse et le carbone
  • Les réseaux de mesure in–situ et leur importance pour la mission BIOMASS
  • La biomasse dans les modèles de la biosphère, du carbone et du climat

En savoir davantage :

  • Davantage de détails sur la mission BIOMASS sur le site du CESBIO
  • ESA POLinSAR 2015 - 1st BIOMASS Science Workshop

 Contact au CESBIO : Thuy Le Toan