La lettre d'information n° 22 - 10 Octobre 2016


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  La vie du CESBIO
 

L'INRA renforce ses liens avec le CESBIO

Après plusieurs années de fructueuses collaborations, l'INRA a entrepris de renforcer ses liens avec le CESBIO en y affectant du personnel de recherche.

 

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MEDCOP

Le LMI TREMA établi à Marrakech, dans lequel est impliqué le CESBIO, verra cette année la COP22 se dérouler "à domicile". C'est une occasion de communiquer sur les activités du LMI et plus  largement sur l'apport de la science à la gestion de l'eau et des changements climatiques.

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Séminaire de lancement du LMI NAILA 

Nous vous annoncions la création du Laboratoire Mixte International franco-tunisien NAILA (« gestioN des ressources en eAu dans les mILieux rurAux tunisiens ») dans la newsletter de février...

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Remise de la médaille d'honneur du CNRS à Patrick Tabeling 

Patrick Tabeling a reçu la médaille d'honneur du CNRS à l'occasion de son départ à la retraite en décembre 2015 pour sa contribution à la vie du laboratoire.

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  Quelques résultats scientifiques et techniques
 

 

Obtenir la température de surface terrestre à 30m à partir des informations des satellites LANDSAT, en un clic

Des ingénieurs du CESBIO, en collaboration avec le CNES, viennent juste de finaliser la mise au point d’un outil (codé principalement en langage Python) de traitement automatisé des données des satellites LANDSAT acquises dans la bande infrarouge thermique (10.4?m-12.5?m). L’outil nommé LANDARTs (pour LANDsat Automatic Retrieval of Ts)...

 

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Estimation de la rugosité des sols par le radar en bande P

Dans cette étude, le potentiel des signaux radar bande-P pour l’estimation de la rugosité des sols est analysé. La méthode des moments est utilisée pour comprendre la sensibilité des signaux radar aux états de surface. ...

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Réunion du projet ESA « CryoSMOS »

Les 7 et 8 Septembre a eu lieu au CESBIO une réunion du projet ESA « CryoSMOS ». Ce projet vise à étudier les données SMOS en Antarctique et regroupe des équipes du LGGE de Grenoble, de l’Université de Hambourg, du DTU au Danemark, de l'IFAC de Florence et l’équipe SMOS du CESBIO...

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Oscillation Nord Atlantique et enneigement sur l’Atlas marocain

L’agriculture en aval de nombreux bassins méditerranéens dépend souvent du manteau neigeux dont la fonte, décalée au printemps, permet de maintenir une bonne disponibilité en eau au printemps et au début de l’été. La télédétection est le seul outil disponible pour suivre la dynamique très rapide et la variabilité spatiale forte du couvert neigeux sur les massifs montagneux de ces régions semi-arides.

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Une nouvelle méthode de mesure par satellite de la hauteur de neige en montagne

La fonte de la neige est une ressource en eau essentielle pour l'irrigation et la production d'hydroélectricité dans de nombreuses régions. Une équipe associant des chercheurs de différents labor toires de Toulouse à la startup GeoFalco a mis au point une nouvelle méthode de mesure par satellite de la hauteur de neige en montagne.

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La télédétection optique à haute résolution spatiale et temporelle au service de l’estimation de la biomasse et du rendement du maïs

La variabilité climatique a un fort impact sur le rendement du maïs. Par exemple, les fortes sécheresses de 2016 ont conduit, même pour les parcelles irriguées, à une baisse des rendements à travers la France. Les estimations des rendements présentent un enjeu stratégique et économique important.

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Mise à disposition des données Sentinel-2 de niveau 2A par THEIA

Depuis le 1er Octobre 2016, le centre de données THEIA met à disposition des utilisateurs les données de la mission Sentinel-2 acquises sur la France depuis la fin de l'année 2015...

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Détection précoce des cultures d'été

L'objectif de cette étude est de détecter les parcelles de culture d'été (maïs, tournesol, sorgho, soja et chanvre) sur une vaste zone géographique. La contrainte est d'effectuer cette détection avant le début de la période d'irrigation...

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Etude de la fiabilité d'un modèle hydrologique dans un bassin versant irrigué des Andes semi-arides

Dans le Chili nord-central les ressources en eau proviennent essentiellement de la fonte de la neige. Le débit des rivières est presque entièrement exploité pour irriguer les cultures dans les vallées où le climat est très aride...

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  Soutenances, conférences, formations...
   
 

Grands séminaires de l'OMP - Applications sociétales de la télédétection

Le 18 Octobre 2016, Laurent Polidori, Directeur du CESBIO, présentera dans le cadre des grands sémainaires à l'OMP à 11h et à 20h à la salle du Sénéchal à Toulouse une intervention sur les applications sociétales de la télédétection

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Soutenance de thèse - Concept de corrélation dans l’espace fréquentiel de Fourier pour la télédection passive de la Terre: Application à la mission SMOS-Next

Le 12 Octobre 2016 Younes Monjid soutiendra sa thèse sur le "Concept de corrélation dans l’espace fréquentiel de Fourier pour la télédection passive de la Terre: Application à la mission SMOS-Next".

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Soutenance de HDR - Observation spatiale du fonctionnement éco-hydrologique des surfaces naturelles et cultivées en régions semi-arides

Le 7 Octobre 2016, Lionel Jarlan a soutenu au CESBIO son Habilitation à Diriger des Recherches sur l'"Observation spatiale du fonctionnement éco-hydrologique des surfaces naturelles et cultivées en régions semi-arides" .

 
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Soutenance de thèse - Régionalisation et suivi multi-échelle de l'évaporation du sol à partir des données actuellement disponibles et d'une approche de modélisation mixte

Le 6 Décembre 2016 à 10h30, Vivien Stefan soutiendra sa thèse au Cesbio sur la "Régionalisation et suivi multi-échelle de l'évaporation du sol à partir des données actuellement disponibles et d'une approche de modélisation mixte".

 
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Soutenance de thèse - Suivi des ressources en eau par une approche combinant la télédétection multi-capteur et la modélisation phénoménologique

Le 18 Novembre 2016 à 10h, Yoann Malbeteau soutiendra sa thèse au CESBIO sur le "Suivi des ressources en eau par une approche combinant la télédétection multi-capteur et la modélisation phénoménologique".

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Le CESBIO en Corée

Le CESBIO, avec d'autres laboratoires Toulousains, a participé à l'exposition l'"Eau du haut" organisée par le Museum de Toulouse et la cité de l'espace.

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Nouvelle collection d'ouvrages en télédétection des surfaces continentales

Avec l’arrivée de nouvelles grandes missions spatiales, et l'accès facilité aux données, y compris du point de vue financier, on s'attend à l’intensification, voire à la généralisation de l’utilisation des données et produits de l’observation spatiale, que ce soit dans de nouvelles thématiques scientifiques, ou par de nouveaux utilisateurs...

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Nouvel ouvrage sur les mesures spatiales d'humidité des sols

Le CESBIO a participé à l'ouvrage couvrant les mesures spatiales d'humidité du sol et leurs utilisations qui vient de paraître chez Elsevier

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Participation à la fête de la science 2016

Les chercheurs du CESBIO participeront à l'exposition scientifique organisée par l'OMP le 15 octobre dans les locaux de l'IRAP. Un stand sera consacré aux travaux du laboratoire.

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Formation en Traitement d’image (OTB/Monteverdi) et Modélisation 3D du transfert radiatif (DART) à Beyrouth

Le Réseau Télédétection Francophone et le Conseil National pour la Recherche 
Scientifique du Liban proposent une*formation en Traitement d’image (OTB/Monteverdi)  et Modélisation 3D du transfert radiatif (DART) du 24 au 27 octobre 2016 à Beyrouth. 

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Participation à la nuit européenne des chercheur.e.s

Des chercheurs du LEGOS, du GET et du CESBIO ont animé des espaces Coin des chercheurs et  mini chercheurs sur le thème du Climat lors de la 11ème Nuit européenne des chercheur.e.s la 30 Septembre  au Quai des savoirs à Toulouse

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Après plusieurs années de fructueuses collaborations, l'INRA a entrepris de renforcer ses liens avec le CESBIO en y affectant du personnel de recherche. L'objectif est de mieux faire correspondre les attentes de l'INRA liées à la télédétection avec le savoir-faire du CESBIO, déjà largement consacré aux applications agricoles. Le premier poste vient d'être pourvu, et c'est Vincent Thierion qui vient d'être recruté comme ingénieur de recherche INRA depuis le 1er septembre.

Vincent Thierion rejoint l'équipe en charge de la production automatique de cartes d'occupation des sols. Avant d'intégrer le CESBIO, Vincent Thierion est intervenu longuement pour le compte d'IRSTEA, pour le programme national CarHAB (Cartographie des végétations de France) pour développer une méthodologie opérationnelle de cartographie de la végétation semi-naturelle de France s'appuyant sur la détection automatique de la physionomie de la végétation par télédétection. 


Vincent a aussi passé quelques temps dans l'UMR DYNAFOR de l'INRA, à laquelle il est rattaché administrativement pour ce poste. Il a dirigé les campagnes terrain durant l'hiver 2016 et pris en charge la gestion des données écologiques collectées dans les forêts des Coteaux de Gascogne dans le cadre du projet MUESLI - Prix INP INNOV' 2015 . 

 

 
 

 

Le LMI TREMA établi à Marrakech, dans lequel est  impliqué le CESBIO, verra cette année la COP22 se dérouler "à domicile". C'est une occasion de communiquer sur les activités du LMI et plus 
largement sur l'apport de la science à la gestion de l'eau et des changements climatiques.

 



Le LMI TREMA a ainsi été pilote d'un side event de le MEDCOP de Tanger en juillet dernier (Session préparatoire de la COP 22 à l'échelle de la Méditerranée). Une des conclusions majeures des discussions est que si les scientifiques sont en passe de proposer des solutions performantes et novatrices de gestion de l'eau notamment au moyen d'imagerie satellitaire (outils SAMIR et SATIRR), l'implémentation concrète de ces outils doit prendre en compte la dimension humaine associée à la majeure partie des problèmes d'eau. C'est également aux politiques de favoriser l'appropriation de ces outils par la société.


Afin de continuer à réfléchir à l'articulation entre approches physique et humaine des problèmes liés à l'eau, aussi bien dans une optique d'efficacité scientifique que pour aboutir à des actions concrètes, le LMI TREMA organise avec le LMI MediTer également présent à Marrakech, un séminaire "Eau et Société" du 25 au 27 octobre à Marrakech. Il est prévu d'y aborder notamment des sujets "interface" tel que l'irrigation, la gestion intégrée des ressources en eau à l'échelle d'un bassin versant, les risques liés à l'eau tel que crues et sécheresse, la réutilisation des eaux usées, etc., en s'inscrivant dans une perspective de changement climatique.

 

Contacts : Vincent Simonneaux et Salah Er-Raki

 
 

 

Nous vous annoncions la création du Laboratoire Mixte International franco-tunisien NAILA (« gestioN des ressources en eAu dans les mILieux rurAux tunisiens ») dans la newsletter de février.


Le séminaire de lancement du LMI s’est tenu du 01 au 02 juin à Hammamet en Tunisie et a réuni une cinquantaine de personnes, dont les personnels du LMI, les responsables des laboratoires impliqués, les représentants des tutelles, et les représentants des acteurs du monde professionnel.

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Les objectifs étaient d’ordres collectif (faire plus ample connaissance, amorcer et concrétiser la réflexion collective), institutionnel (partager les attendus des tutelles et les règles de fonctionnement du LMI) et scientifique (s’approprier les enjeux, le cadre général et la structuration des activités, réfléchir à la coordination des travaux en cours, proposer des actions à court et moyen termes).


Le CESBIO co-anime l’axe 1 du LMI, qui s’intéresse aux organisations sociales et biophysiques, à travers des actions concrètes (cartographie des propriétés des sols à l’aide de la télédétection, caractérisation par imagerie et sondage géophysique 3D des surfaces, du sol et du sous-sol, spatialisation des variables climatiques, typologie des exploitations).

Il participe à l’axe 2 qui vise à caractériser le fonctionnement biophysique des écoagrosystèmes de la dorsale tunisienne sous influence anthropique (via deux actions : la modélisation spatialisée des échanges sol-plante-atmosphère en incluant les pratiques d’irrigation et l’étude de la vulnérabilité des oliveraies pluviales au stress hydrique).

Il contribue également à l’axe 3 (« compréhension des trajectoires passées et actuelles et formalisation de scénarios d’anthropisation ») à travers les actions engagées par le projet AMETHYST sur la modélisation intégrée WEAP-SAMIR au Merguellil.

Enfin, le CESBIO s’est investi au côté de collègues de Supagro Montpellier et du LMI pour la création d’un MOOC sur la gestion de l’eau en zone semi-aride, activité phare du volet « formation » du LMI ». Du côté de la valorisation, nous préparons une convention de collaboration tripartite IRD-INAT-ONAGRI avec l’Observatoire National de l’Agriculture.


 

Contacts : Gilles Boulet

 
 

 

Patrick Tabeling a reçu la médaille d'honneur du CNRS à l'occasion de son départ à la retraite en décembre 2015 pour sa contribution à la vie du laboratoire. Une cérémonie a eu lieu le 5 septembre 2016 au CESBIO afin de lui témoigner notre reconnaissance. 


Patrick Tabeling a travaillé au Cesbio pendant 15 ans comme responsable informatique avec Jean-Claude Menaut puis Yann Kerr, et faisait office de Secrétaire Général auprès de la Direction du Cesbio depuis 2007, 

Durant ses années au Cesbio et au CNRS, Patrick Tabeling a mené un travail exemplaire qui a largement contribué aux succès du CESBIO en étant de plus un collègue très apprécié pour ses qualités humaines et professionnelles. 

Remise de la médaille par Mme Virginie Mahdi, adjointe à M. Christophe Giraud, Délégué Régional Midi-Pyrénées du CNRS


 

 

 
 

 

Des ingénieurs du CESBIO, en collaboration avec le CNES, viennent juste de finaliser la mise au point d’un outil (codé principalement en langage Python) de traitement automatisé des données des satellites LANDSAT acquises dans la bande infrarouge thermique (10.4mm-12.5mm).

L’outil nommé LANDARTs (pour LANDsat Automatic Retrieval of Ts) permet de corriger les luminances acquises dans la bande thermique des effets des perturbations de l’atmosphère (absorption/émission) et des perturbations liées à l’émissivité de la surface terrestre (réflexion).

Image Landsat 8 du Sud-Ouest de la France acquise le 30/11/2015 et traitée par LANDARTs. (haut gauche) NDVI, (haut droite) Emissivité de surface, (bas gauche) Température de brillance en haut de l'atmosphère, (bas droite) Résultat final: température de surface en degrés Celsius


Pour cela, le code récupère sur les serveurs de l’ECMWF auprès de la base de données de réanalyses ERA-Interim les profils atmosphériques verticaux (température, humidité, pression, O3, CO2) correspondant à l’heure de passage du satellite à 0.125° de résolution spatiale et ce, sur toute l’emprise de l’image à traiter.


Le code de transfert radiatif MODTRAN®, alimenté par ces informations permet alors, par simulation, d’estimer les paramètres de correction atmosphérique à 0.125° qui seront ensuite interpolés à 30m, résolution des données LANDSAT délivrées par l’USGS.

L’émissivité de surface est, quant à elle, estimée par une relation empirique basée sur l’indice de végétation NDVI.


Le produit final est une image de température de surface physique (LST pour Land Surface Temperature), résultat des interactions énergétiques de la surface.
Cette information de température de surface peut alors servir à détecter le stress hydrique de la végétation, estimer l’évapotranspiration, l’humidité de la surface, les zones irriguées etc. …

 

Référence :
Tardy, B.; Rivalland, V.; Huc, M.; Hagolle, O.; Marcq, S.; Boulet, G. A Software Tool for Atmospheric Correction and Surface Temperature Estimation of Landsat Infrared Thermal Data. Remote Sens. 2016, 8, 696. doi:10.3390/rs8090696

 

Contact : Benjamin Tardy et Vincent Rivalland

 
 

 

Dans le cadre de la mission BIOMASS, dédiée à l’estimation de la biomasse de la forêt, différentes applications secondaires sont en cours de discussion.

Dans cette étude, le potentiel des signaux radar bande-P pour l’estimation de la rugosité des sols est analysé. La méthode des moments est utilisée pour comprendre la sensibilité des signaux radar aux états de surface. Deux échelles de rugosité sont identifiées, l’échelle microtopographie, à travers le paramètre écart-type des hauteurs de la surface, et l’échelle des structures basse fréquence de la surface à travers le paramètre Zs. Des mesures de radar aéroporté sur des parcelles agricoles ont complété cette analyse.

Dynamique des simulations des coefficients de rétrodiffusion radar fonction des paramètres de rugosité (Hrms, Zs)

 

Référence : M. Zribi, M. Sahnoun, N. Baghdadi, T. Le Toan, A. Ben Hamida, Analysis of the relationship between backscattered P-band radar signals and soil roughness, Remote Sensing of Environment, 2016, 186, 13-21. doi:10.1016/j.rse.2016.08.006


Contact : Mehrez Zribi

 
Réunion du projet ESA « CryoSMOS »
 

 

Les 7 et 8 Septembre a eu lieu au CESBIO une réunion du projet ESA « CryoSMOS ». Ce projet vise à étudier les données SMOS en Antarctique et regroupe des équipes du LGGE (Ghishain Picard et Marion Leduc Leballeur) de Grenoble, de l’Université de Hambourg (Lars Kaleschke et Andreas Wernecke), du DTU au Danemark (Niels Skou et René Forsberg), de l’IFAC de Florence (Giovanni Macelloni et Marco Brogioni) et l’équipe SMOS du CESBIO (Arnaud Mialon, Simone Bircher et Yann H. Kerr).

Ci-dessus la moyenne annuelle des données SMOS (Températures de Brillance en Kelvin) en 2012, en polarisation verticale. On distingue nettement l’eau libre (températures basses en bleu) de la glace. La dynamique des TB observées sur l’Antarctique est liée au profil de température de la couche de glace et aux phénomènes de surface (rugosité et densité de la neige en surface).

Ces données sont en cours de publication, et les résultats seront bientôt diffusés via le CATDS (Centre Aval de Traitement des Données SMOS), centre de production et de diffusion de certaines données SMOS.

Contact :Arnaud Mialon

 
  Oscillation Nord Atlantique et enneigement sur l’Atlas marocain  
 

 

L’agriculture en aval de nombreux bassins méditerranéens dépend souvent du manteau neigeux dont la fonte, décalée au printemps, permet de maintenir une bonne disponibilité en eau au printemps et au début de l’été. La télédétection est le seul outil disponible pour suivre la dynamique très rapide et la variabilité spatiale forte du couvert neigeux sur les massifs montagneux de ces régions semi-arides.

Dans le cadre de la thèse d’Ahmed Marchane de l’Université Cadi Ayyad (UCAM), co-encadré par Lahoucine HANICH (UCAM) et Lionel JARLAN (CESBIO) au sein du Laboratoire Mixte International « Télédétection et Ressources en Eau en Méditerranée semi-Aride » (TREMA), nous nous sommes intéressés à l’influence complexe exercée par l’Oscillation Nord Atlantique (ONA) sur la dynamique du couvert neigeux au Maroc grâce aux produits MODIS journaliers de fraction de couverture neigeuse (produits MOD10A1) sur la période 2001-2013.

Si la phase négative de l’ONA est bien connue pour être associée à un excédent de pluie par rapport à la normale sur la côte Atlantique, nous avons montré qu’elle se manifestait par une disparition du manteau neigeux plus précoce au printemps. Ce résultat étonnant semble être principalement lié à la double influence de l’ONA sur les précipitations et sur les températures.

Contrairement à la carte de corrélation avec les précipitations (non montrée) dont les motifs spatiaux sont centrés sur la côte atlantique et disparaissent dès la fin de l’hiver (février), la corrélation avec les températures pénètre à l’intérieur du pays y compris au Sud de la chaîne de l’Atlas et persiste tardivement dans la saison (Figure ci-dessous). Les températures plus fraiches associées à la phase positive de l’ONA entrainent vraisemblablement une fonte plus tardive au printemps par contraste avec les températures plus douces qui caractérisent la phase négative.

Plusieurs études ont montré qu’un réchauffement climatique pourrait entrainer une prédominance de la phase positive de l’ONA. Cela aurait probablement des conséquences négatives pour les pluies sur le Nord du pays mais pourrait également entrainer, paradoxalement, un enneigement plus tardif.

Corrélation simultanée entre, d’une part, les températures mensuelles mesurées par le réseau de stations synoptiques au Maroc (points) et les ré-analyses NCEP (motifs spatiaux) et, d’autre part, l’Oscillation Nord Atlantique (1993-2013). Les couleurs sont utilisées pour les corrélations significatives à 95% (t-test), des niveaux de gris sont utilisés sinon.

Référence : Marchane A., Jarlan L., Boudhar A., Tramblay Y., Hanich L., 2016, Linkages between Snow Cover, temperature and rainfall and the North Atlantic Oscillation over Morocco, Climate Research, 69:3, 229-238. doi:10.3354/cr01409

 

Contact au CESBIO : Lionel Jarlan

Contacts à l'UCAM : Lahoucine Hanich et Ahmed Marchane

 
  Une nouvelle méthode de mesure par satellite de la hauteur de neige en montagne  
 

La fonte de la neige est une ressource en eau essentielle pour l'irrigation et la production d'hydroélectricité dans de nombreuses régions.

Une équipe associant des chercheurs du Centre d’études spatiales de la biosphère (CESBIO/OMP, UPS / CNRS / IRD / CNES), du laboratoire Géographie de l’environnement (GEODE, UT2J / CNRS) et du Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, UPS / CNRS / IRD / CNES) à la startup GeoFalco a mis au point une nouvelle méthode de mesure par satellite de la hauteur de neige en montagne. Cette méthode, qui s'appuie sur des images acquises par le système français de satellites Pléiades, a été validée dans les Pyrénées ariégeoises.

Référence : Marti,R., Gascoin, S., Berthier, E., de Pinel, M., Houet, T., and Laffly, D. (2016) Mapping snow depth in open alpine terrain from stereo satellite imagery, The Cryosphere, 10, 1361-1380, doi:10.5194/tc-10-1361-2016

 

Mesure de la hauteur de neige par sondage manuel et relevé des coordonnées géographiques au GPS différentiel lors de la campagne de validation du 10 mars 2016 à Bassiès, Ariège. © CESBIO, Simon Gascoin

Lire la brève sur le site de l'INSU: http://www.insu.cnrs.fr/node/5947 ou sur le site du CNES : https://pleiades.cnes.fr/fr/une-nouvelle-methode-de-mesure-de-la-hauteur-de-neige-en-montagne 

 

Contact : Simon Gascoin

 
 

 

La variabilité climatique a un fort impact sur le rendement du maïs. Par exemple, les fortes sécheresses de 2016 ont conduit, même pour les parcelles irriguées, à une baisse des rendements à travers la France. Les estimations des rendements présentent un enjeu stratégique et économique important. La télédétection à haute résolution spatiale et temporelle est un outil précieux pour l’estimation à large échelle de ces rendements.


Dans une étude récente (Battude et al. 2016) les chercheurs du CESBIO ont mis en place une  nouvelle méthode d’estimation du rendement de mais. Une nouvelle formulation du modèle agro-météorologique SAFY prenant en compte la variation saisonnière observée de la surface spécifique foliaire (SLA) et de l’efficience de conversion de la lumière (ELUE) a été proposée.

Les résultats montrent que ces modifications améliorent les estimations de la biomasse à l’échelle locale.

Comparaison de la biomasse (DAM pour Dry Aboveground Mass) simulée et  mesurée avec à gauche la version d’origine du modèle SAFY  et à droite la nouvelle version proposée.

Les estimations de rendement sont comparées à des valeurs statistiques annuelles (Agreste) sur deux départements du Sud-ouest de la France : le Gers et la Haute-Garonne. Les résultats montrent que le modèle reproduit bien les rendements (R = 0.96; RRMSE = 4.6%), même s’il surestime parfois les valeurs pour les parcelles non irriguées.

Comparaison du rendement simulé et des données Agreste [t.ha-1] pour les départements du Gers et de la Haute-Garonne en 2013 (à gauche) et en 2014 (à droite), avec la distinction entre les parcelles irriguées et non irriguées. L’erreur standard associée aux valeurs simulées est reportée.

Le GAI s’avère donc être un bon indicateur pour l’estimation du rendement du maïs irrigué à l’échelle régionale. Pour les parcelles non irriguées, le couplage de SAFY avec un module de bilan hydrique simulant le contenu en eau du sol pourrait permettre d’améliorer les estimations de rendement.

Référence : Battude M., Al Bitar A., Morin D., Cros J., Huc M., Marais Sicre C., Le Dantec V., Demarez V. (2016) Estimating maize biomass and yield over large area using high spatial and temporal resolution Sentinel-2 like remote sensing data. Remote Sensing of Environment184, 668-681 DOI: 10.1016/j.rse.2016.07.030

Contacts : Marjorie Battude, Valérie Demarez et Ahmad Al Bitar

 
 

 

L'objectif de cette étude est de détecter les parcelles de culture d'été (maïs, tournesol, sorgho, soja et chanvre) sur une vaste zone géographique. La contrainte est d'effectuer cette détection avant le début de la période d'irrigation (à savoir avant la fin du mois de juin), afin d'anticiper les besoins en eau.

La zone d'étude est basée sur la zone suivie par l'OSR. Cet espace est composé d'une grande variété de cultures irriguées ou non pour lesquelles les dates de travaux du sol et/ou de semis peuvent varier selon les exploitations.

La méthode est basée sur l'utilisation de séries multi-temporelles d'image satellite à haute résolution spatiale et testée sur les années 2006 à 2013. Pour ce faire nous effectuons un seuillage sur le NDVI en utilisant 1, 2 ou 3 images de dates différentes. La détection des cultures d'été atteint respectivement 64-88% avec une seule date, 80 à 88% avec deux dates et 90 à 99% avec trois dates.

Cycles phénologiques (NDVI moyens calculés sur la période 2006-2013) - Les lignes bleue, rouge et verte représentent respectivement les cultures d'hiver, les cultures d'été et les surfaces en herbe

 

Référence : Marais Sicre, C.; Inglada, J.; Fieuzal, R.; Baup, F.; Valero, S.; Cros, J.; Huc, M.; Demarez, V. Early Detection of Summer Crops Using High Spatial Resolution Optical Image Time Series. Remote Sens. 20168, 591.doi:10.3390/rs8070591

Contact : Claire Marais-Sicre

 

 

Dans le Chili nord-central les ressources en eau proviennent essentiellement de la fonte de la neige. Le débit des rivières est presque entièrement exploité pour irriguer les cultures dans les vallées où le climat est très aride. Une étude menée par le laboratoire HydroSciences Montpellier et à laquelle a contribué le CESBIO vise à évaluer la fiabilité d'un modèle hydrologique conceptuel standard dans ce contexte.

Les auteurs montrent l'intérêt de 1) prendre en compte explicitement l'utilisation de l'eau pour l'irrigation et 2) intégrer la sublimation dans le module du manteau neigeux. 

Extrait du schéma décrivant le fonctionnement du modèle utilisé par Hublart et al. (2016) 

Référence : Hublart, P., Ruelland, D., García de Cortázar-Atauri, I., Gascoin, S., Lhermitte, S., and Ibacache, A.: Reliability of lumped hydrological modeling in a semi-arid mountainous catchment facing water-use changes, Hydrol. Earth Syst. Sci., 20, 3691-3717, 2016, doi:10.5194/hess-20-3691-2016

Contact : Simon Gascoin

 

Soutenance de thèse - Concept de corrélation dans l’espace fréquentiel de Fourier pour la télédection passive de la Terre: Application à la mission SMOS-Next

 
 

 

Le 12 Octobre 2016 à 10h en sallle de conférences du CESBIO, Younes Monjid soutiendra sa thèse au CESBIO sur le "Concept de corrélation dans l’espace fréquentiel de Fourier pour la télédection passive de la Terre: Application à la mission SMOS-Next" devant un jury composé de :

  • Yann Kerr, Directeur
  • Bernard Rougé, Co-directeur
  • François Malgouyres, Président
  • Andrés, Almansa Rapporteur
  • Jean-pierre Wigneron, Rapporteur
  • Didier Massonnet, Examinateur
  • Jean-Claude Souyris, Invité
  • Pierre-Louis Frison, Invité
  • Daniel Braun, Invité

Résumé :

La synthèse d’ouverture est une technique interférométrique similaire à la synthèse par rotation de la terre utilisée en radioastronomie où les signaux reçus par une paire de petites antennes sont traités de telle manière à synthétiser une seule grande antenne [1]. Le concept de synthèse d’ouverture a été réadapté pour l’observation de la terre dans le cas de la télédétection de sources étendues de température. L’utilisation de cette technique pour l’observation de la terre a permis de contourner les limitations sur la taille d’antenne en télédétection passive [2].

La fonction de corrélation, ou de visibilité, obtenue en inter-corrélant les signaux reçus par les antennes d’un système interférométrique employant une synthèse d’ouverture est définie comme étant la transformée de Fourier de la carte de températures de brillance de la scène observée. Cette relation est connue sous le nom du théorème de Van Cittert–Zernike pour des observateurs en repos par rapport aux sources de température. La forme classique de ce théorème a été dérivée en inter-corrélant les échantillons temporels instantanés du champ électrique mesurés par différentes antennes [3].

Un nouveau concept basé une interférométrie spatio-temporelle passive a été proposé comme étant la nouvelle génération qui succédera à la mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) opérant dans l’espace depuis Novembre 2009 [4]. Celui-ci a pour objectif principal l’amélioration de la résolution spatiale à des ordres pouvant répondre aux applications hydrologiques à l’échelle locale où des résolutions kilométriques sont exigées [5].

Ce concept interférométrique se base sur l’idée d’intégrer le déplacement de l’observateur (l’antenne) et ainsi la variable temps dans le calcul de la fonction de corrélation. Ceci engendre la création de nouvelles lignes de base virtuelles entre les positions des antennes à des instants différents, en plus des lignes de base physiques formées entres les positions des antennes instantanées. L’étude de ce concept de corrélation a malheureusement démontré la suppression exacte de l’information additionnelle due aux lignes de base virtuelles par le décalage Doppler induit par le déplacement [6].

Une seconde étude du concept d’interférométrie spatio-temporelle combinée avec une nouvelle procédure d’imagerie par corrélation dans l’espace fréquentiel, accomplie en intercorrélant les spectres fréquentiels des champs électriques mesurés par une paire d’antennes séparées d’une distance ∆r à bord d’un satellite à une hauteur h, a démontré l’obtention 2 d’une information en 2D en température de brillance de la scène observée. En plus, le développement théorique de la fonction de corrélation a mis en évidence une relation liant les valeurs de corrélation aux températures de brillance par l’intermédiaire d’un noyau hautement oscillatoire.

En outre, l’étude analytique ce de noyau intégral a montré une propriété remarquable de la subsistance de l’information sur la corrélation à l’intérieur d’un petit intervalle fréquentiel (corrélation entre échantillons à différentes fréquences) autour de l’auto-corrélation des signaux [? ]. En effet, les systèmes d’observation de la terre actuels n’avaient jusqu’à lors considéré que l’information portée par l’auto-corrélation, de ce fait cette nouvelle méthodologie semble exploiter l’information de manière plus efficace pour ainsi permettre la reconstruction des températures de brillance en 2D en partant d’une configuration d’antennes en 1D.

Dans le cadre de cette thèse, la méthode de corrélation dans l’espace fréquentiel a été théoriquement et numériquement testée par la reconstruction de l’image d’un point source. On obtient à première approximation une résolution spatiale kilométrique dans les deux directions pour un espacement entre les antennes d’une centaine de mètres et une sensibilité radiométrique de l’ordre de l’unité.

 

Contact : Younes Monjid

 
  Soutenance d'Habilitation à Diriger des Recherches - Observation spatiale du fonctionnement éco-hydrologique des surfaces naturelles et cultivées en régions semi-arides  
 

 

Lionel Jarlan a soutenu le 7 octobre au CESBIO son Habilitation à Diriger des Recherches sur l'"Observation spatiale du fonctionnement éco-hydrologique des surfaces naturelles et cultivées en régions semi-arides" devant un jury composé de :

  • Jean-Christophe Calvet, Ingénieur général des ponts, des eaux et des forêts   Directeur
  • Dominique Courault, Directrice de Recherche INRA, Rapporteur
  • Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry, Professeur Université Toulouse III, Examinateur
  • Saïd Khabba, Professeur Université Cadi Ayyad de Marrakech, Examinateur
  • Eric Mougin, Directeur de Recherche CNRS, Examinateur
  • Catherine Ottlé, Directrice de Recherche CNRS, Rapporteur
  • Jean-Pierre Wigneron, Directeur de Recherche INRA, Rapporteur

Résumé :

Le couvert végétal naturel et cultivé a de multiples rôles : (1) il est au centre du fonctionnement climatique en modulant les échanges d’humidité, de chaleur et de quantité de mouvement à l’interface surface-atmosphère; (2) il est également un marqueur des changements globaux, notamment sur les régions semi-arides où la production végétale est étroitement liée au régime saisonnier des précipitations et à l’exploitation anthropique des terres et (3) la végétation est également au centre des activités humaines en fournissant les ressources nécessaires à la survie de nombreuses populations qui pratiquent une agriculture familiale de subsistance. Les travaux présentés ici, à la frontière entre télédétection spatiale et modélisation du fonctionnement éco-hydrologique des surfaces continentales et réalisés principalement en région semi-aride, ont pour double objectif :
(1) de mieux comprendre et restituer les processus régissant le fonctionnement du couvert végétal et son rôle sur les cycles de l’eau, de l’énergie et du carbone par le suivi des caractéristiques du couvert végétal (surface foliaire, masse aérienne) par l’inversion et l’assimilation d’observations satellites multi-résolutions et multi-capteurs ; par l’évaluation de la représentation des processus de croissance du couvert et de leur interaction avec l’hydrologie dans les modèles de surface; et par l’analyse diagnostique de la variabilité du couvert végétal et des déterminants climatiques qui gouvernent sa variabilité.
(2) plus récemment, de contribuer aux développements d’outils pour le suivi et la gestion des ressources hydriques et biotiques. Si une grande partie travaux est orientée vers la production de connaissance, ces dernières années au contact  de gestionnaires de la ressource en eau, en particulier au Sud (Maroc), m’ont orienté vers une recherche un peu plus finalisée en contribuant au développement d’outils d’aide à la décision, notamment dans le domaine de la planification des irrigations.
Ces travaux ouvrent des perspectives méthodologiques pour l’exploitation de l’observation satellite et de gestion de la ressource hydrique pour la rationalisation de l’eau agricole qui sont également évoquées.

Contact : Lionel Jarlan

 
  Soutenance de thèse - Régionalisation et suivi multi-échelle de l'évaporation du sol à partir des données actuellement disponibles et d'une approche de modélisation mixte  
 

 

Le 6 Décembre 2016 à 10h30 en sallle de conférences du CESBIO, Vivien Stefan soutiendra sa thèse au Cesbio sur la "Régionalisation et suivi multi-échelle de l'évaporation du sol à partir des données actuellement disponibles et d'une approche de modélisation mixte" devant un jury constitué de :

  • Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry, président
  • Jean-Pierre Wigneron, rapporteur
  • Albert Olioso, rapporteur
  • Olivier Merlin, directeur
  • Yann Kerr, co-directeur
  • Maria-José Escorihuela
  • Sylvain Mangiarotti
  • Salah Er-Raki

Contact : Vivien Stefan

 
  Soutenance de thèse - Suivi des ressources en eau par une approche combinant la télédétection multi-capteur et la modélisation phénoménologique  
 

Le 18 Novembre 2016 à 10h en sallle de conférences du CESBIO, Yoann Malbeteau soutiendra sa thèse sur le "Suivi des ressources en eau par une approche combinant la télédétection multi-capteur et la modélisation phénoménologique" devant un jury composé de :

  • Richard de Jeu (Professeur, VanderSat B.V., DK Noordwijk - NL), Rapporteur
  • Thierry Pellarin (Chargé de recherche CNRS, LTHE, Grenoble) , Rapporteur
  • Gianpaolo Balsamo (Chercheur Confirmé, ECMWF, Reading - U.K), Examinateur
  • Saïd Khabba (Professeur UCAM, Marrakech), Examinateur
  • Simon Gascoin (Chargé de recherche CNRS, CESBIO, Toulouse), Examinateur
  • Jean-Philippe Gastellu-Etchégorry (Professeur UPS, CESBIO, Toulouse), Examinateur 
  • Olivier Merlin (Chargé de recherche CNRS, CESBIO, Toulouse), Directeur de thèse
  • Lionel Jarlan (Chargé de recherche IRD, CESBIO, Toulouse), Directeur de thèse


Résumé :

Ces travaux ont pour objectif général d'améliorer la représentation spatio-temporelle des processus hydrologiques de surface à partir de modèles dont la complexité est adaptée aux informations disponibles par la télédétection multi-capteur/multi-résolution. Nous avons poursuivi des développements méthodologiques (désagrégation, assimilation, modélisation du bilan d'énergie) autour de l'estimation de l'humidité du sol dans le contexte de la gestion des ressources en eau dans les régions semi-arides. Récemment, des missions spatiales permettent d'observer l'humidité des sols en surface; notamment avec le capteur AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS) et la mission SMOS (Soil Moisture Ocean Salinity). Toutefois la résolution spatiale de ces capteurs est trop large (> 40 km) pour des applications hydrologiques. Afin de résoudre le problème d'échelle, l'algorithme de désagrégation DisPATCh (Disaggregation based on Physical and Theoretical Scale Change) a été développé en se basant sur un modèle d'évapotranspiration.

Dans la première partie de thèse, l'algorithme est appliqué et validé sur le bassin du Murrumbidgee (sud-est de l'Australie) avec une résolution spatiale cible de 1 km à partir des données de LST (Température de surface) et NDVI (indice de végétation) issues de MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) et de deux produits d'humidité du sol basse résolution : SMOS et AMSR-E. Les résultats montrent que la désagrégation est plus efficace en été, où la performance du modèle d'évapotranspiration est optimale. L’étude précédente a notamment mis en évidence que la résolution temporelle des données DisPATCh est limitée par la couverture nuageuse visible sur les images MODIS et la résolution temporelle des radiomètres micro-ondes (3 jours pour SMOS).

Dans la deuxième partie, une nouvelle approche est donc développée pour assurer la continuité temporelle des données d'humidité de surface en assimilant les données DisPATCh dans un modèle dynamique de type force-restore, forcé par des données météorologiques issus de ré-analyses, dont les précipitations. La méthode combine de manière originale un système variationnel (2D-VAR) pour estimer l'humidité du sol en zone racinaire et une approche séquentielle (filtre de Kalman simplifié) pour analyser l'humidité du sol en surface. La performance de l'approche est évaluée sur deux zones: la région Tensift-Haouz au Maroc et la région de Yanco en Australie. Les résultats montrent que le couplage désagrégation/assimilation de l'humidité du sol est un outil performant pour estimer l'humidité en surface à l'échelle journalière, même lorsque les données météorologiques sont incertaines.

Dans la troisième partie, une méthode de correction des effets topographiques sur la LST est développée dans le but d'étendre l'applicabilité de DisPATCh aux zones vallonnées ou montagneuses qui jouent souvent le rôle de château d’eau sur les régions semi-arides. Cette approche, basée sur un modèle de bilan d’énergie à base physique, est testée avec les données ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission Reflection Radiometer) et Landsat sur la vallée d'Imlil dans le Haut Atlas Marocain. Les résultats indiquent que les effets topographiques ont été fortement réduits sur les images de LST à ~100 m de résolution et que la LST corrigée pourrait être utilisée comme une signature de l'état hydrique en montagne. Les perspectives ouvertes par ces travaux concernent la correction/désagrégation des données de précipitations et l'estimation des apports par l'irrigation pour une gestion optimisée de l’eau.

Humidité du sol en surface avant (gauche) et après (droite) désagrégation des données SMOS pour la date du 22 Novembre 2010 sur le Bassin du Murrumbidgee (Australie) 

Contact : Yoann Malbeteau

 
 

Le CESBIO en Corée

 

 

 

Le CESBIO, avec d'autres laboratoires Toulousains, a participé à l'exposition l'"Eau du haut" organisée par le Museum de Toulouse et la cité de l'espace.

L' exposition a été inaugurée le vendredi 9 septembre au Naro Space Centre, en présence du Directeur Général de la Cité de l’espace, M. Desbois et sera présentée au Naro Space Centre jusqu’à la fin du mois de novembre, puis jusqu’en décembre au Gwacheon Science Museum à Séoul.

 

Cette exposition contribue à faire connaitre l'expertise toulosaine dans le domaine de l'utilisation du spatial pour le suivi hydrologique. 

Pour en savoir plus sur l'exposition.

Contact : Yann Kerr

 
  Nouvelle collection d'ouvrages en télédétection des surfaces continentales    
 

Avec l’arrivée de nouvelles grandes missions spatiales  et l'accès facilité aux données, y compris du point de vue financier, on s'attend à l’intensification, voire à la généralisation de l’utilisation des données et produits de l’observation spatiale,  que ce soit dans de nouvelles thématiques scientifiques, ou par de nouveaux utilisateurs (gestionnaires, décideurs, etc.). Dès lors émerge un besoin prégnant de supports pédagogiques actualisés sur les différents concepts et méthodes en télédétection, sur ses applications majeures, tout particulièrement dans le domaine des surfaces continentales.


C’est dans cette perspective qu’une nouvelle collection d’ouvrages est proposée, offrant aux chercheurs, aux étudiants en 2e et 3e cycles, mais aussi aux décideurs, aux services gestionnaires territoriaux ou nationaux, aux acteurs d’autorité décisionnaire, un outil intégrant tout à la fois les bases nécessaires des principes physiques des différentes techniques spatiales, et les méthodes et illustrations d’usages pour de nombreuses applications basées sur l’observation spatiale.


Cette série d’ouvrages décrit les principes physiques des principales techniques de télédétection utilisées pour l’observation des surfaces continentales ainsi que les méthodologies d’analyse et d’interprétation des mesures et d’images (volumes 1 et 2). Les quatre autres volumes illustrent des méthodes et exemples d’application des données de télédétection pour l’agriculture et la forêt (volume 3), l’hydrologie continentale (volume 4), l’urbain et les zones côtières (volume 5), et l’environnement et les risques (volume 6).


Cet ouvrage (6 volumes, 60 chapitres) est coordonné par Nicolas Baghdadi (UMR TETIS, DR IRSTEA) et Mehrez Zribi (CESBIO, DR CNRS), et porté par 200 scientifiques de renommée internationale dans leurs domaines. Il est déjà publié en anglais par l’éditeur ISTE-Elsevier. La version française apparaitra mi-novembre 2016.

  Référence : http://www.iste.co.uk/index.php?searchtext=zribi&ACTION=Search&cat=&ACTION=Search
 
 

Mise à disposition des données Sentinel-2 de niveau 2A par THEIA

 

 

 

Depuis le 1er Octobre 2016, le centre de données THEIA met à disposition des utilisateurs les données de la mission Sentinel-2 acquises sur la France depuis la fin de l'année 2015, à l'adresse http://theia.cnes.fr.

La mission Sentinel-2 de l'ESA est composée de deux satellites optiques dont le premier Sentnel-2A a été lancé en juin 2015, le second devant l'être en mars 2017.

Chaque satellite peut observer toutes les terres émergées, tous les 10 jours, avec 13 bandes spectrales et une résolution de 10 à 60 m selon les bandes. Lorsque les deux satellites seront opérationnels, chaque pixel pourra être observé tous les 5 jours. Les produits distribués par le centre de données THEIA sont des produits de niveau 2A : les données sont corrigées des effets atmosphériques et un masque indique la position des nuages et des ombres de nuages qui ont été détectés. La chaîne MACCS qui réalise ces traitements a été développée par le CNES à partir de méthodes définies et mises au point au CESBIO.

Pour plus d'informations sur ces données : http://www.cesbio.ups-tlse.fr/multitemp/?p=8547

Exemple d'un produit de niveau 2A sur la région de Montpellier. Les nuages détectés sont 
entourés en vert et les  ombres en jaune.

Série temporelle de réflectances de surface mesurées sur une forêt de pins en Provence (en haut), et quantité
d'aérosols dans l'atmosphère estimée par MACCS (en bas).


Contacts : Olivier Hagolle

 
 

Formation en Traitement d’image (OTB/Monteverdi) et Modélisation 3D du transfert radiatif (DART) à Beyrouth

 

 

 

Le Réseau Télédétection Francophone et le Conseil National pour la Recherche  Scientifique du Liban proposent une formation en Traitement d’image (OTB/Monteverdi)  et Modélisation 3D du transfert radiatif (DART) et introduction aux micro-ondes passives du 24 au 27 octobre 2016 à Beyrouth. 


Cette formation entre dans le cadre de l'initiative régionale 2016-2017 sur les changements globaux au Moyen-Orient organisée par  le Bureau Moyen-Orient de  l’Agence Universitaire de la Francophonie (AUF, Liban) et l’Institut de Recherche  pour le Développement (IRD, Représentation au Caire).



Contributeurs :

  • Conseil National de la Recherche au Liban (CNRS-L)
  • Centre National d’Études Spatiales (CNES, France)
  • Centre d’Études Spatiales de la Biosphère  (CESBIO, France)
  • AUF Bureau Moyen-Orient (Liban)
  • Ambassade de France à Beyrouth 
  • Institut Français du Liban
  • Institut des Sciences de la Terre (Isterre)
Les formations seront données par Jordi Inglada et Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry du CESBIO, une journée "microondes" sera proposée par Ahmad Al Bitar.

plus de renseignements sur :
https://www.auf.org/bureau/bureau-moyen-orient/appels-offre-regionales/initiative-regionale-2016-2017-sur-les-changements/ 

http://www.reseautd.auf.org/article.php3?id_article=219

ContactsGhaleb FaourLaurent Drapeau , et Bernard Mougenot

 

 

Directeur de la publication : Laurent Polidori