La lettre d'information N° 18 - 12 Mai 2015

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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

Rotation des cultures : impact de l'introduction de cultures dérobées sur les flux de N02 et de CO2

Si au niveau global le protoxyde d'azote (N2O) tient la seconde place dans l’accroissement de l’effet de serre, il représente avec le CH4 la principale source de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur agricole. Les sols cultivés sont responsables de 60% des émissions de N2O, dont le potentiel de réchauffement global équivaut à 300 fois celui du CO2 à l'horizon de 100 ans. Il existe pourtant une variabilité importante en fonction des pratiques culturales ...

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Jolies formules contre vilains fantômes ! Pour faciliter l'interprétation des mécanismes de diffusions multiples dans les images SAR bistatiques

La modélisation de la réflexion des ondes électromagnétiques par des diffuseurs au dessus d'une surface est un problème complexe, que la théorie des images permet de simplifier en considérant des diffuseurs virtuels obtenus par symétrie miroir ...

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DART 5 pour la modélisation aéroportée et satellite (spectroradiomètre et LIDAR), acquisitions de paysages urbains et naturels.

Présentation générale du modèle de transfert radiatif DART, avec les développements récents concernant la modélisation RayCarlo (Monte Carlo + Ray Tracking) pour simuler les mesures satellites et aéroportées des LiDARs "forme d'onde" et "comptage de photon". Cette modélisation fait intervenir une modélisation spécifique de l''atmosphère et du transfert radiatif ...

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Simulation d'images de capteurs passifs (champ de vue fini) en couplant un modèle 3D de transfert radiatif et les projections du capteur en perspective...

Les différents pixels d'une même image de capteur aéroporté et satellite, dont le champ de vue (FOV) n'est pas négligeable, sont observés selon des directions différentes. Ainsi, l'image acquise correspond à une projection perspective ...

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Inversion du modèle DART pour estimer l'indice foliaire de la forêt à partir de données hyperspectrales

Cette publication présente une méthode d'inversion d'images satellites hyperspectrales en termes de paramètres biophysiques (indice foliaire LAI, concentration en chlorophylle Cab, épaisseur d'eau EW, etc.). ...

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

Lancement du projet Living planet ESA « Agrohydrology from Space » porté par le CESBIO (2015-2017)

Ce projet co-financé par l’ESA et l’université Paul Sabatier de Toulouse vise à démontrer la pertinence du suivi régulier par satellite des surfaces cultivées pour modéliser les usages de l’eau, les pollutions diffuses et la productivité agricole de l’échelle locale à régionale. L’étude s’appliquera à 2 contextes  ...

 
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Campagne AfriScat, prête à écouter la forêt tropicale d'Ankasa

Dans le cadre de la préparation de la mission spatiale BIOMASS, un réseau de 20 antennes VHF a récemment été installé (mission de mars 2015) sur la tour à flux d'Ankasa au Ghana. ...

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1ere campagne aéroportée d’acquisition d'images hyperspectrales à haute résolution spatiale dans le cadre du projet AHSPECT (Agriculture-Health-SPECTrometry) ...

Il s'agit d'étudier l'état sanitaire et physiologique des cultures ainsi que leur fonctionnement et en particulier d'identifier les bandes spectrales spécifiques à certains processus physiologiques de la plante et à ses caractéristiques morphologiques ...

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Projet CICC (Couverts Intermédiaires et Changements Climatiques) ...

Nous cherchons à cartographier les couverts intermédiaires implantés entre deux cultures principales et à analyser leurs impacts environnementaux (amélioration du bilan carbone des sols, consommation en eau, amélioration du forçage radiatif...) sur la zone de l'OSR et sur la région Midi Pyrénées ...

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Expérience photogrammétrique in situ au Liban

Le CESBIO est impliqué dans l’observatoire O-LiFE (Observatoire Libano-Français de l’Environnement) partagé entre la France et le Liban, ce laboratoire participe à l’étude des zones critiques autour de la Méditerranée, et notamment des ressources en eau. Dans ce cadre, un dispositif de suivi de la neige a été mis en place au Liban ...

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L'expérience SPOT5 (Take5) a démarré depuis le 8 avril 2015 ...

L'expérience SPOT5 (Take5) qui fait suite à l'expérience SPOT4 (Take5) a démarré depuis le 8 avril 2015 et doit durer jusqu'au 8 septembre 2015. Comme pour la version précédente, son objectif est d'aider les utilisateurs à se familiariser avec le traitement de séries temporelles analogues à celles de Sentinel-2, dont le premier satellite doit être lancé le 12 juin 2015 ...

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  3/ Les missions spatiales
 
Lancement de SMAP et étalonnage, comparaison SMOS/SMAP et LEWIS

Le CESBIO est investi dans la mission spatiale Soil Moisture Active Passive (SMAP), son directeur Yann Kerr est membre du "Science Team". Depuis le lancement de cette mission, le CESBIO participe aux activités de CAL/VAL avec les données SMOS et LEWIS (radiomètre micro-onde en bande-L)...

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Mission VENµS, succès de l’appel à propositions de sites scientifiques

Venµs est une mission scientifique d’observation de la Terre dans le domaine optique dont la mise en orbite est prévue à partir de mi-2016. Sa principale originalité sera de fournir des images à haute résolution (10m) tous les deux jours sur une centaine de sites répartis sur le globe ...

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Validation des nouvelles chaines SMOS et début des 5 ans de retraitement des données

Après 5 ans en orbite pour le satellite SMOS il est possible de commencer à capitaliser sur les résultats. En effet SMOS est à la fois le premier instrument mesurant la salinité des océans et l’humidité des sols et le premier interféromètre. ...

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  4/ Traitement des images et transfert

Pour contribuer au développement de produits sur l'évapotranspiration, le CESBIO participe au centre d’expertise scientifique de THEIA

Dans le cadre du pôle THEIA ont été mis en place à l’automne 2014 des centres d’expertise scientifique (CES) ayant vocation à contribuer au développement de produits satellitaires...

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Mise en place de l'outil interactif "SAT-IRR" : Satellite for Irrigation Scheduling

Suite à l'expérience de pilotage d'irrigation menée au Maroc lors de l'expérience SPOT4-Take5 (Le Page et al, 2014), un outil Web d'aide à la prise de décision d'irrigation est en cours de développement. L’outil est fonctionnel sur trois tuiles Landsat8 situées à Marrakech au Maroc, Kairouan en Tunisie, Toulouse en France.

L'outil SAT-IRR s'adresse à des irrigants : après avoir dessiné sa parcelle sur un fond cartographique, l’utilisateur répond à 4 questions. Il choisit sa culture parmi 7 options actuellement renseignées (maïs, blé, olivier…), son sol parmi les 12 sols type de l’USDA, sa date de semis et son mode d’irrigation etc. ...

Découvrir cette initiative en détail sur le blog "Multitemp"
 
  5/ Applications et Formation

Formation CNRS à l'Universté Paul Sabatier (1-3 Juin, 2015) sur le modèle de transfert radiatif DART

DART est développé au CESBIO depuis 1992, avec le support de l'Université Paul Sabatier, du CNES et du CNRS. Il simule des images satellite / avion et des mesures Lidar, ainsi que le bilan radiatif des paysages 3D. Les étudiants prendront en main le modèle sur ordinateur à l'aide d'exercices simples centrés sur la simulation d'images de radiomètres (UV à IRT) et de mesures LiDARs. ...

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Préparation du 2nd workshop SMOS ainsi que du "SMOS training course"

Ces 2 événements auront lieu entre le 25 et 29 Mai 2015 et entre les 18 et 22 Mai 2015 respectivement à l'ESA-ESAC, près de Madrid (Espagne).

obtenir davantage d'information : www.smos2015.info

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Biennale de Venise 2015: des chercheurs font se mouvoir des arbres au rythme de leur sève

Des arbres évoluant au milieu du public, au rythme de leur physiologie et des conditions météorologiques : c’est l’étonnant projet auquel ont participé des chercheurs du CNRS et de l’université de Toulouse ...
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Si au niveau global le protoxyde d'azote (N2O) tient la seconde place dans l’accroissement de l’effet de serre, il représente avec le CH4 la principale source de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur agricole. Les sols cultivés sont responsables de 60% des émissions de N2O, dont le potentiel de réchauffement global équivaut à 300 fois celui du CO2 à l'horizon de 100 ans. Il existe pourtant une variabilité importante en fonction des pratiques culturales, il y aurait un potentiel d’atténuation non négligeable des émissions de GES des systèmes cultivés via le contrôle des émissions de N2O.

Dans le cadre du 4ième programme de la directive Nitrates qui affichait un objectif de 100 % de couverture végétale en hiver pour l’échéance 2012, les cultures intermédiaires pièges à nitrates (CIPAN) sont la pierre angulaire de la couverture des sols avant toute culture de printemps ou d’été. La région sud-ouest fait partie des zones à risques.

Une expérimentation sur site a permis d’analyser l’impact de l’introduction de CIPAN sur les composantes des flux de gaz à effet de serre (CO2, H2O, N2O).

Au début de l’année culturale 2013-2014, la parcelle de Lamasquère, instrumentée dans le cadre du TGIR (Très grande infrastructure de recherche) ICOS, a été divisée en deux sous-parcelles, l’une accueillant la CIPAN, l’autre gérée classiquement et laissée nue durant l’automne. La sous-parcelle de sol nu a été équipée d’une tour à flux (CO2 et H2O) et d’une station météo avec a minima des capteurs permettant d’assurer la mesure continue des variables environnementales (profils de température, d’humidité du sol …). Les flux de N2O ont été mesurés avec un système de 6 chambres automatisées sur chaque sous-parcelle. Les 2 parcelles adjacentes bénéficiant du même contexte pédoclimatique, seul l’impact des pratiques agricoles a été considéré.


L’analyse des premiers résultats a permis de mettre en avant les incidences positives et négatives de l’introduction de CIPAN au cours de la rotation culturale. Par définition les CIPANs permettent de piéger les nitrates restant dans le sol pour leur propre croissance après une culture d’hiver et in fine de réduire leur disponibilité pour l’activité bactérienne productrice de N2O du sol.

  • Durant l’automne 2013, le bon développement de la CIPAN a permis de réduire significativement les teneurs en azote minéral disponible du sol et par conséquent les émissions de N2O ...
  • L’effet bénéfique de la CIPAN sur ces flux n’a pu être constaté durant l’hiver 2013-2014 compte tenu  des conditions climatiques défavorables à ces émissions et de l’inondation de la parcelle expérimentale.


Cette étude a révélé que l’effet « bénéfique » de la CIPAN observé durant l’automne peut être compensé au printemps suivant. La destruction et l’enfouissement précoce de la culture intermédiaire a entraîné au printemps un décalage entre l’offre du sol et la demande du couvert en azote minéral. La forte disponibilité en NO3- et NH4+ du sol avant même le semis de la culture a entraîné, avec des conditions climatiques favorables, des flux de N2O plus élevés sur la zone ayant reçu la CIPAN que sur celle gérée classiquement. L’impact positif de l’introduction d’une CIPAN, notamment reconnu pour la fixation additionnelle de CO2, doit donc être nuancé en ce qui concerne les émissions de N2O, et analysé sur une saison culturale complète.

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Impact de l’introduction de la CIPAN sur les composantes des flux de gaz à effet de serre (CO2, H2O, N2O)

  • présentation et situation du site de Lamasquère en Midi-Pyrénées
  • détails sur la zone d'étude et sur l'appareillage mis en place

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Références :

Ces résultats ont fait l'objet d'une communication sous forme de poster : "An original experiment to determine impact of catch crop introduction in a crop rotation on N2O and CO2 fluxes" : Tiphaine Tallec, Valérie Le Dantec, Bartosz Zawilski, Aurore Brut, Marion Boussac, Morgan Ferlicoq, and Eric Ceschia, European Geosciences Union (EGU), Vienne - 12-15 avril 2015

En savoir davantage :

  • Le chantier Sud-Ouest du CESBIO

Contact au CESBIO : Tiphaine Tallec

 
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Cette publication présente une méthode d'inversion d'images satellites hyperspectrales en termes de paramètres biophysiques (indice foliaire LAI, concentration en chlorophylle Cab, épaisseur d'eau EW, etc.).

L'approche mise en œuvre repose sur la méthode dite des LUTs à partir de simulations réalisées avec le modèle DART pour un nombre pré-défini de configurations.


 

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Impact de la présence des branches sur la réflectance au nadir d'un couvert d'arbres avec un LAI compris entre 1 et 6 lorsque l'angle zénithal solaire vaut 27◦.

  • (a) scènes arborées avec un LAI valant 0 (seulement les branches)
  • (b) 4 scènes où le feuillage est simulé avec et sans les branches
  • (c) différences relatives des réflectances entre les 2 scènes ci-dessus

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Références :

  • Ces résultats font l'objet d'une publication : Banskota A., Wynne R., Thomas V., Serbin S., Kayastha N., Townsend P. and Gastellu-Etchegorry J.P., 2015, A LUT-based inversion of DART model to estimate forest LAI from hyperspectral data. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 99: 1-14. DOI: 10.1109/JSTARS.2015.

En savoir davantage :

  • Discrete Anisotropic Radiative Transfer : DART

Contact au CESBIO : Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry

 
Jolies formules contre vilains fantômes ! Pour faciliter l'interprétation des mécanismes de diffusion multiples dans les images SAR bistatiques haut
 

 

La modélisation de la réflexion des ondes électromagnétiques par des diffuseurs au dessus d'une surface est un problème complexe, que la théorie des images permet de simplifier en considérant des diffuseurs virtuels obtenus par symétrie miroir. Ce formalisme est en particulier utilisé en télédétection radar pour modéliser le couplage entre la végétation et le sol, via les mécanismes de double et triple rebonds.

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© CESBIO

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En imagerie SAR (Radar à Synthèse d'Ouverture), ces interactions multiples font apparaître au voisinage des diffuseurs réels ce que l'on appelle des diffuseurs fantômes, correspondant aux différentes contributions d'un même diffuseur. Si la localisation du phénomène de double rebond est relativement bien connue en configuration monostatique, celles du triple rebond ou de ces deux mécanismes en configuration bistatique* le sont beaucoup moins. Malgré la complexité de ces configurations, nous démontrons que des formules remarquablement simples permettent de localiser ces contributions dues aux double et triple rebonds, en se basant sur des diffuseurs virtuels impliquant une simple interaction à la surface du sol.

Dans la perspective de leur utilisation sur les images SAR de futures missions spatiales bistatiques (par exemple avec TangoSAT de l'ESA), la beauté mathématique de ces formules suggère des applications plus générales dans d'autres domaines de la physique, également basés sur la théorie des images.

*la configuration bistatique est caractérisée par sa géométrie où radars émetteur et récepteur sont séparés d'une distance significative, contrairement à la configuration monostatique (plus facile à mettre en œuvre et donc plus utilisée) où leur positions sont confondues.


Références :

'On the use of virtual ground scatterers to localize double and triple bounce scattering mechanisms for bistatic SAR', DOI:10.1080/09205071.2015.1012594 L. Villard & P. Borderies, pages 626-635, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Volume 29, Issue 5, 2015 ,

en savoir davantage : la mission BIOMASS au CESBIO

Contact au CESBIO : Ludovic Villard

 
  Projet CICC (Couverts Intermédiaires et Changements Climatiques)   haut
 

Le projet CICC (Couverts Intermédiaires et Changements Climatiques) financé par l'ADEME a démarré il y a un an en collaboration avec l'INRA (Unité AGIR), le CEREMA, le bureau d'étude Aïda, la Chambre Régionale d'Agriculture et les Chambres départementales de l'Ariège, de la Haute-Garonne, du Gers et des Hautes-Pyrénées.

Dans le cadre de ce projet, nous cherchons à cartographier les couverts intermédiaires (féverolle, phacélie, moutarde...implantées entre deux cultures principales) et à analyser leurs impacts environnementaux (amélioration du bilan carbone des sols, consommation en eau, amélioration du forçage radiatif...) sur la zone de l'OSR et sur la région Midi Pyrénées.

Pour ce faire, une campagne d’acquisition d'images satellites et terrain a été réalisée cet automne et cet hiver pour identifier des parcelles sur lesquelles des couverts intermédiaires ont été implantés (71 au total en 2014-2015) et pour relever auprès des agriculteurs les itinéraires techniques de ces parcelles.

Ces données nous permettront de mettre au point des méthodes automatisées de détection et de cartographie des parcelles sur lesquelles des couverts intermédiaires ont été implantés (stage de Master 2 de Mathias Poulet), de quantifier leur dynamique de croissance par télédétection et de valider les modélisations spatialisées de leur croissance, (fixation de carbone)...

L'utilisation de couverts intermédiaires est considérée comme un des principaux leviers d'atténuation du changement climatique en agriculture. L'analyse spatialisée de ce potentiel d'atténuation et le développement d'outils spécifiques pour son évaluation constituent donc des enjeux majeurs.

 

Couvert de féverolle prélevé dans le cadre du projet CICC

© CESBIO

Contact au CESBIO : Eric Ceschia,

 
  Une campagne aéroportée d’acquisition d'images hyperspectrales à haute résolution spatiale dans le cadre du projet AHSPECT (Agriculture-Health-SPECTrometry) ...   haut
 
Une 1ere campagne aéroportée d’acquisition d'images hyperspectrales (optique + thermique) à haute résolution spatiale sera réalisée dans le cadre du projet AHSPECT (Agriculture-Health-SPECTrometry), cette campagne va débuter en Mai 2015 sur la zone de l'OSR (voir carte ci-contre). Elle permettra de mieux étudier l'état sanitaire et physiologique des cultures ainsi que leur fonctionnement. En particulier, ce projet vise à identifier les bandes spectrales spécifiques à certains processus physiologiques de la plante et à ses caractéristiques morphologiques (indices de végétation, contenu en eau et pigments chlorophylliens des feuilles, architecture de la canopée...).

Zone de mesures et lignes de vols prévus dans le cadre de la campagne AHSPECT, les sites expérimentaux qui seront survolés sont indiqués par des punaises jaunes

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Ce projet coordonné par le Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) regroupe 7 laboratoires français, espagnol et belges dont le CESBIO. Durant les vols qui seront réalisés par un des avions du "Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt" (DLR) (voir photo), les sites expérimentaux d'Auradé et de Lamasquère dans le sud-ouest de la France seront ainsi survolés.

Des mesures de biomasse, indice de végétation, température, rugosité et humidité du sol,... seront effectuées durant la campagne pour valider un certain nombre de produits issus de l'analyse des images hyperspectrales (cartes d'indices de végétation, d'assimilation de la lumière par la plante...). Ce travail constitue une étape intéressante à la valorisation des données qui seront obtenues prochainement à partir du satellite Sentinel 2.

Pour plus de détails voir :
http://www.eufar.net/members/bo/TA/project.php?id=1292

Contact au CESBIO :

 
  Modèle DART 5 pour la modélisation aéroportée et satellite (spectroradiomètre et LIDAR), acquisitions de paysages urbains et naturels. ...   haut
 

Présentation générale du modèle de transfert radiatif "Discrete Anisotropic Radiative Transfer" (DART) , avec en particulier les développements récents concernant la modélisation RayCarlo (Monte Carlo + Ray Tracking) pour simuler les mesures satellites et aéroportées des LiDARs "forme d'onde" et "comptage de photon". Cette modélisation fait intervenir une modélisation spécifique de l''atmosphère et du transfert radiatif dans celle-ci.

 

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Matrice de cellules DART du système "Terre / atmosphère". L'atmosphère est décrit par trois niveaux verticaux. Les éléments de la surface terrestre sont simulés comme la juxtaposition de facettes et de cellules turbides .

© CESBIO

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Référence : Gastellu-Etchegorry J.P., Yin T., Lauret N. et al., 2015, Discrete Anisotropic Radiative Transfer (DART 5) for Modeling Airborne and Satellite Spectroradiometer and LIDAR Acquisitions of Natural and Urban Landscapes, Remote Sensing, 7:2, 1667-1701.

En savoir davantage :

  • Discrete Anisotropic Radiative Transfer : DART

Contact au CESBIO : Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry

 
  Campagne AfriScat, prête à écouter la forêt tropicale d'Ankasa   haut
 

Le réseau de 20 antennes VHF a récemment été installé (mission de mars 2015) sur la tour à flux d'Ankasa au Ghana. Ce réseau constitue le dispositif clef pour l'expérimentation AfriScat, dont le but est de suivre pendant un an la réponse radar de la forêt tropicale et d'analyser l'impact des conditions environnementales sur le signal.

Financée par l'ESA (Agence Spatiale Européenne) dans le cadre des travaux de préparation de la mission BIOMASS, cette expérimentation dirigée par Thierry Koleck (CESBIO-CNES) est réalisée en collaboration avec l'ONERA (Toulouse) et le CMCC*. Ces données nous permettront notamment de consolider les conclusions tirées de la précédente expérimentation TropiScat conduite en Guyane française.

La prochaine mission (été 2015) permettra la calibration du système et l'installation du dispositif d'acquisitions automatiques des données.

* CMCC (Euro-Mediterranean Center on Climate Change, Italy) https://twitter.com/AfriScat

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© CESBIO

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En savoir davantage :

  • Davantage de détails sur la mission BIOMASS sur le site du CESBIO
  • découvrir le twitter d'AfriScAt  

Contact au CESBIO : Thierry Koleck

 
  Expérience photogrammétrique in situ au Liban   haut
 

Le CESBIO est impliqué dans l’observatoire O-LiFE (Observatoire Libano-Français de l’Environnement) partagé entre la France et le Liban qui participe à l’étude des zones critiques autour de la Méditerranée, et notamment des ressources en eau. Dans ce cadre, un dispositif de suivi de la neige a été mis en place au Liban.

La photogrammétrie permet de définir la forme et la position d'un objet à partir de photographies prises depuis des points de vue différents. En milieu naturel cela permet de construire un modèle numérique de terrain.

Au Liban, un dispositif photogrammétrique de terrain a été installé en mars dernier afin de suivre le volume de neige dans une doline* des hauts plateaux karstiques du Mont-Liban. Le dispositif consiste en trois appareils photos numériques autonomes espacés et qui se déclenchent automatiquement chaque jour. Un premier test réalisé avec une équipe de chercheurs de l'Université St Joseph à Beyrouth (J. Somma, C. Abou Chahra, T. el Ali) à l'aide du logiciel Photoscan d'Agisoft a permis de générer un modèle de surface de la doline enneigée.

La construction d'un modèle tridimensionnel jour après jour permettra de reconstituer l’évolution du stock de neige dans la doline et donc de mieux connaître la fonte nivale qui alimente les aquifères du Mont-Liban.


*doline : dépression topographique due à la dissolution des carbonates en contexte karstique

  Photo de la doline  
Reconstruction 3D de la doline

 Contact au CESBIO : Pascal Fanise et Simon Gascoin

 
  L'expérience SPOT5 (Take5) a démarré depuis le 8 avril 2015   haut
 

L'expérience SPOT5 (Take5) qui fait suite à l'expérience SPOT4 (Take5) a démarré depuis le 8 avril 2015 et doit durer jusqu'au 8 septembre 2015. Comme pour la version précédente, son objectif est d'aider les utilisateurs à se familiariser avec le traitement de séries temporelles analogues à celles de Sentinel-2, dont le premier satellite doit être lancé le 12 juin 2015.

Pour cette nouvelle version, quelques différences sont à noter :

  • c'est l'importante participation financière de l'ESA qui a permis de décider l'expérience, et c'est l'ESA qui a choisi la plupart des sites, après un appel à propositions
  • le nombre de sites est passé de 45 à 150 (mais les sites sont souvent plus petits) voir ici la liste préliminaire des sites
  • un très grand nombre de sites a été choisi en Europe, et se focalise donc sur les cultures d'été.
  • la résolution des images est de 10 m au lieu de 20 m

Les premières données devraient être distribuées avant la fin du mois de juin.

En dehors de son rôle d'animation scientifique de l'expérience et de suivi des traitements de correction atmosphérique, le CESBIO participera à l'exploitation des données de plusieurs sites, couvrant les différentes thématiques du laboratoire.

  • les sites d'Auch et Toulouse seront utilisés pour des travaux :
    • sur l'occupation des sols, avec un complément de données issues de Sentinel-1
    • pour une expérience de suivi du développement du tournesol,
    • pour le suivi des besoins en eau des cultures d'été, et d’estimation de la réserve utile en eau des sols

      Contact au CESBIO : Jean-François Dejoux.

  • site en Beauce : production de cartes de variables biophysiques

    Contact au CESBIO : Vincent Rivalland

  • sur le site Marocain du Tensift,
    • une expérience de suivi des flux sera organisée en piémont, et en présence de relief, avec installation d'instrumentation de terrain, dont un scintillomètre.
    • en particulier, il sera tenté de séparer les contributions des sols et des plantes à l'évapotranspiration, en prenant en compte les effets topographique, grâce à un réseau de 150 capteurs de température.

      Contact au CESBIO : Michel Lepage

  • en Tunisie (Kairouan), les données seront utilisées pour le suivi de l’occupation du sol et du bilan hydrique des cultures irriguées, et pour des estimations de l'évapo-transpiration et comparaison avec celles issues de l'imagerie thermique, grâce à LANDSAT 8.

    Contact au CESBIO : Vincent Simonneaux

  • en Inde (Gundlupet, Kudaliar), deux sites seront suivis pour cartographier l'extension des zones irriguées

    Contact au CESBIO : Sylvain Ferrant

  • au Vietnam (An Giang) une expérience de suivi des cultures de riz est menée, en complément des observations radar

    Contact au CESBIO : Thuy le Toan

  • Sites de Berlin/BerlinW, Toulouse/Auch, Sodankyla (Finlande) : étude des effets directionnels à haute résolution.
  • Contact au CESBIO : Olivier Hagolle

SPOT5 - vue d'artiste

  • En savoir davantage :
    • SPOT5 (Take5) dossier sur le blog Multitemp
    • ESA : Appel d'offre SPOT5 (Take5)

Contact au CESBIO : Olivier Hagolle

 

 
  Mission Venµs : succès de l’appel à propositions de sites scientifiques   haut
 

 

Venµs (Vegetation and Environment monitoring on a New Micro Satellite) est une mission scientifique d’observation de la Terre dans le domaine optique dont la mise en orbite est prévue à partir de mi-2016. Sa principale originalité sera de fournir des images à haute résolution (10m) tous les deux jours sur une centaine de sites répartis sur le globe. Venµs est réalisé dans le cadre d’une collaboration entre le CNES et l’Agence Spatiale Israélienne (ISA).

L’appel à proposition a rencontré un vif succès : 166 propositions reçues pour une demande totale de plus de 400 sites.

Un appel à propositions a été lancé fin 2014 auprès de la communauté scientifique internationale afin de sélectionner les zones géographiques sur lesquelles l’acquisition des images par Venµs sera programmée.

La centaine de sites sélectionnés sera observée tous les deux jours pendant 2 ans et demi. Nous avons reçu 166 propositions scientifiques émanant de 41 pays différents et mobilisant plus de 830 scientifiques. Les sites sont situés dans 78 pays différents.

Les thématiques des projets proposés concernent principalement :

  • l’agriculture (29%),
  • l’écologie terrestre,
  • l’occupation des terres et l’étude du cycle du carbone (29%),
  • la forêt (16%),
  • les eaux continentales et les zones humides (10%).

La procédure de sélection en cours repose sur des critères scientifiques et techniques. Les résultats seront connus mi-2015.

 

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Origine nationale des 166 propositions reçues

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Localisation des sites demandés par la communauté scientifique. Chaque site est représenté par un point de même taille, indépendamment de la superficie demandée.

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 Contact au CESBIO : Gérard Dedieu

 
 

Lancement de SMAP et étalonnage, comparaison SMOS/SMAP et LEWIS ...

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SMAP (Soil Moisture Active Passive mission) est une mission d'observation de la Terre de la NASA utilisant un satellite de télédétection dont le lancement a eu lieu le 31 janvier 2015. Cette mission spatiale fait partie du programme Earth Observing System qui regroupe un ensemble de satellites de la NASA chargés de collecter des données sur de longues périodes sur la surface de la Terre, la biosphère, l'atmosphère terrestre et les océans.

Depuis l'origine, le CESBIO est investi dans les études concernant cette mission spatiale, son directeur Yann Kerr étant membre de la "Science Team" de SMAP.

Depuis le lancement de cette mission, le CESBIO participe aux activités de CAL/VAL avec les données SMOS et LEWIS (radiomètre micro-onde en bande-L).

La comparaison avec les données acquises par SMOS est réalisée avec François Cabot (CNES/CESBIO), les visées "ciel" simultanées avec le radiomètre LEWIS) sont effectuées par Arnaud Mialon (CNRS/CESBIO) et François Lemaître de l'ONERA. Delphine Leroux participe aux travaux de synergie actif/passif pour estimer l'humidité.

  • En savoir davantage : regardez "SMOS and Lewis to help in SMAP calibration? " sur le SMOS blog

 

Contact : Yann Kerr pour le CESBIO

 

 
 

Simulation d'images de capteurs passifs (champ de vue fini) en couplant un modèle 3D de transfert radiatif et les projections du capteur en perspective ...

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Les différents pixels d'une même image de capteur aéroporté et satellite, dont le champ de vue (FOV) n'est pas négligeable, sont observés selon des directions différentes. Ainsi, l'image acquise correspond à une projection perspective pour une caméra et à une projection perspective - parallèle pour un pushbroom ou un scanner.

La plupart des modèles considèrent que l'image correspond à une projection parallèle, ce qui correspond au cas d'un capteur placé à l'infini. La projection projective peut affecter fortement la géométrie et la radiométrie de l'image acquise. Le papier présente la modélisation mise en œuvre. Il est illustré par des images de capteurs à différentes altitudes avec plusieurs FOVs, pour des paysages naturels et urbains.

La configuration d'acquisition qui a conduit les scientifiques à considérer un verdissement de la forêt amazonienne est illustrée dans cette publication.

 

Images DART simulées : projections orthographiques et photos

  • haut : images simulées (photos),
    altitude du capteur : 140 m
  • bas : projection orthographique pour 4 orientations différentes

Basilique Saint-Sernin (Toulouse, France)

 

© CESBIO

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  • En savoir davantage :
    • Yin T., Lauret N. and Gastellu-Etchegorry J.P., 2015, Simulating images of passive sensors with finite field of view by coupling 3-D radiative transfer model and sensor perspective projection, Remote Sensing of Environment, 162:169-185.

  • En savoir davantage :
    • Discrete Anisotropic Radiative Transfer : DART

Contact au CESBIO : Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry

 
 

Validation des nouvelles chaines SMOS et début des 5 ans de retraitement des données

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Après 5 ans en orbite pour le satellite SMOS il est possible de commencer à capitaliser sur les résultats. En effet SMOS est à la fois le premier instrument mesurant la salinité des océans et l’humidité des sols et le premier interféromètre. A son lancement en Novembre 2009 nous ne disposions pas de recul et les algorithmes avaient été conçus « en aveugle ». Après 5 ans les bons résultats du début ont été significativement améliorés grâce à une meilleure connaissance de l’instrument et à l’amélioration des modélisations.


Pour cette raison avec la montée en version des algorithmes de niveau 1, 2 et 3 il a semblé utile de mettre à jour les processeurs et, en parallèle, de retraiter tous les jeux de données afin d’avoir un historique homogène. Toutes les données de niveau 1 ont été retraitées et les nouveaux processeurs vont tourner de façon opérationnelle début mai 2015 simultanément au retraitement des niveaux 2 et 3.

A l’automne la communauté pourra ainsi disposer de 6 ans de données SMOS (niveaux 1, 2 et 3) homogènes avec l’état de l’art actuel.

En savoir davantage :

  • des informations sur la mission SMOS sur le blog de l'équipe SMOS du CESBIO
  • plus spécifiquement sur ce redéploiement
  • et sur le site de l'ESA

 Contact au CESBIO : Yann Kerr

 

 
 

Pour contribuer au développement de produits sur l'évapotranspiration, le CESBIO participe au centre d’expertise scientifique de THEIA

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Dans le cadre du pôle THEIA ont été mis en place à l’automne 2014 des centres d’expertise scientifique (CES) ayant vocation à contribuer au développement de produits satellitaires. Cette démarche vise à favoriser l’utilisation des données Copernicus aussi bien par la communauté scientifique que pour des applications plus opérationnelles.

Le CES évapotranspiration associe le CESBIO avec le laboratoire EMMAH (INRA Avignon) pour contribuer au développement de produits évapotranspiration. Les produits évapotranspiration ne sont actuellement disponibles de manière systématique qu’à basse résolution et/ou pour des intégrations temporelles au mieux de l’ordre de la semaine (ex produit MOD16, 1 km, tous les 8 jours) ; leur validité est de plus en plus discutée ...

Dans le cadre de ce CES, plusieurs types de produits sont envisagés, d’une part des cartographies périodiques de l’évapotranspiration à partir d’images thermiques à résolution hectométrique (Landsat-8, au mieux tous les 16 jours) ou kilométrique (MODIS, tous les jours), et d’autre part des cartographies journalières de l’évapotranspiration à haute résolution spatiale (10-30 m) à partir d’images de réflectance (SPOT, Sentinel-2, Landsat-8...) Nous nous efforcerons également de valoriser la complémentarité entre ces capteurs.

En savoir davantage :

  • Bulletin THEIA
  • Site du pôle THEIA

 Contact au CESBIO : Giles Boulet

 
 

Lancement du projet Living planet ESA « Agrohydrology from Space » porté par le CESBIO (2015-2017)

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Ce projet co-financé par l’ESA et l’université Paul Sabatier vise à démontrer la pertinence du suivi régulier par satellite des surfaces cultivées pour modéliser les usages de l’eau, les pollutions diffuses et la productivité agricole de l’échelle locale à régionale. L’étude s’appliquera à 2 contextes :

  • Sud-ouest de la France : l’impact du lessivage de l’azote apporté par la fertilisation des cultures pose des problèmes de potabilité des masses d’eau utilisées pour les usages domestiques.
  • Inde du Sud : l’impact des pompages de l’eau souterraine pour l’irrigation pose des problèmes de pénuries d’eau et de sécurité alimentaire à l’échelle du plateau du Deccan.

Dans ces deux contextes, le projet « Agro-hydrology from space » sous la responsabilité de Sylvain Ferrant, vise à développer des méthodes intégrant l’information tirée des acquisitions optiques directes (occupations du sol saisonnières), radar directes (surfaces en eau, pratiques d’irrigation) ou indirectes par inversion de modèles (surface foliaire, évapotranspiration, pratiques agricoles). Ces méthodes visent à calibrer dynamiquement des modèles agro-hydrologiques simulant l’impact de l’agriculture sur les ressources en eau :

  • pollution azotée des eaux de surface dans le sud-ouest (voir modèle TNT2) ;
  • pompage pour l’irrigation en Inde du sud (figure et Ferrant et al., 2014b),

en fonction de la variabilité climatique.

Ce projet permettra d’associer les spécialistes en télédétection radar et optique sur les thématiques de modélisation de la croissance des cultures et des impacts des pratiques agricoles sur la ressource en eau  :

  • du chantier Sud-ouest + cellule d’Auch du CESBIO
  • du chantier Inde, équipes SMOS et BIOMASS du CESBIO, LMI TREMA, Indian Institute of Science, Bangaluru.

En savoir davantage :

  • Billet INSU : " Irrigation et changement climatique en Inde du Sud "
  • Modèle Topography-based Nitrogen Transfert and Transformations TNT2
  • Home page de AMBHAS (Assimilation of Multi satellite data at Berambadi watershed for Hydrology And land Surface experiment)
  • Site web de Sylvain Ferrant


Contact :

 

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Sites d'études identifiés dans le projet "agro-hydrology from space" en Inde du sud.

Ils correspondent aux sites du projet ANR SHIVA (2009-2013) sur lesquels des données hydro-géologique, agricoles et socio-économiques ont été acquises.

Un détail du site 3, site expérimental du LMI CEFIRSE montre une image optique spot-5 d'une partie du bassin de Berhambadi, comparée à une acquisition radar Sentinel-1 à 40 ou 10 mètres de résolution spatiale. Les zones les plus rouges correspondent à des surfaces irriguées. Le radar détecte également ces surface plus humides (indépendamment de la présence de nuages).

 

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Processus agronomiques et hydrologiques décrits par un modèle appliqué à ce contexte.

En plus du bilan hydrologique naturel, il faut intégrer l'action de l'agriculture: l'eau de l'aquifère est pompée pour l'irrigation, une partie est évaporée, une autre est ré-infiltrée dans l'aquifère. En cas de trop forte pression agricole ou de faible précipitation, le modèle est capable de simuler des pénuries locales d'eau souterraine: l'irrigation s’arrête.

Ces modèles permettent d'explorer la variabilité spatiale des pénuries d'eau. L'apport de la détection des surfaces irriguées par les satellites "Sentinel" va permettre de contraindre ces approches dans le temps et l'espace.