Une nouvelle dimension pour l’analyse des données d’observation de la Terre

Les chercheurs du LIST ont mis au point un nouveau système de visualisation des données modulable pour la télédétection dans le cadre d’un projet financé par l’Agence spatiale européenne (ESA).

Tandis que nous levons la tête vers le ciel, plus de 2000 satellites s’affairent autour de la Terre. Parmi eux, les satellites d’observation de la Terre répertorient et cartographient le globe à des échelles de précision allant jusqu’au mètre. Des milliers de données sont ainsi générées chaque jour et constituent des informations précieuses pour surveiller, par exemple, la survenue de catastrophes naturelles, ou encore évaluer les impacts du changement climatique sur les écosystèmes. 

Les données de télédétection sont ainsi d’un grand intérêt pour un suivi global et précis d’un endroit donné au cours du temps. Cependant, elles sont très volumineuses et doivent être analysées comme traduites en informations compréhensibles pour les divers utilisateurs finaux. C'est ici qu'intervient la Toolbox EOTSA ( de l’anglais : Earth Observation Time Series Analysis) développée par Martin Schlerf et Ulrich Leopold avec notamment Thomas Udelhoven, de l'Université de Trier et Benedikt Gräler, de 52° North. Les utilisateurs de l'interface web EOTSA peuvent analyser et visualiser l'évolution de l'état de la végétation dans une zone sélectionnée du globe au fil du temps. L'évolution de l'état de la végétation dans le temps peut être liée à de nombreux processus à la surface du sol, tels que la dégradation des sols, les incendies de forêt, les changements dans les pratiques agricoles, etc.

De la détection d’incendies aux tendances phénologiques de la végétation

Déjà félicité par l’ESA et repéré par le World Food Programme, la Toolbox EOTSA a confirmé son utilité dans plusieurs domaines d’applications à travers différents cas d’utilisation. Des chercheurs de l'Académie des sciences de Bulgarie ont notamment appliqué avec succès ce système pour la détection de zones incendiées en Bulgarie. Autre cas d’utilisation couvert : les tendances phénologiques sur l’ensemble du continent Africain. En d’autres termes, tout utilisateur de l’interface peut visualiser, et à différents niveaux, l’évolution de la végétation en fonction des variations climatiques saisonnières et interannuelles, des changements d’utilisation des sols ou des perturbations. 

« A travers ce projet financé par l’ESA, nous avons travaillé au développement, à l’implémentation et à la démonstration d’une boîte à outils pour analyser des séries chronologiques de données satellitaires », explique Ulrich. Leur outil innovant s’axe plus précisément sur l'analyse des données du satellite d'observation de la Terre PROBA-V, prédécesseur des satellites Sentinel-3. La principale force de PROBA-V (de l’anglais : Project on-board autonomy - Vegetation) est son capteur multispectral avec quatre bandes spectrales et une très large bande de 2285 km qui garantit une couverture quotidienne au-dessus de 35° de latitude.

La Toolbox EOTSA : une interface modulable

L’un des grands avantages de cet outil est qu'il accède directement aux archives satellitaires. Il n'est donc pas nécessaire de télécharger les données et de les stocker localement. De plus, l’interface offre plusieurs modes de lecture qui peuvent être adaptés en fonction du profil et des besoins des utilisateurs. « Une personne non experte peut facilement accéder à une cartographie montrant les zones où la végétation décline au cours du temps en raison, par exemple, de la dégradation des forêts. En parallèle, un utilisateur plus expérimenté peut accéder à un plus grand niveau de détails en recherchant, par exemple, les variations du ‘green peak’ annuel comme indicateur d'un changement d'utilisation des terres – changement de type de culture ou de pratique d'irrigation », détaille Martin. En effet, ils peuvent soit bénéficier des flux préconçus par l’outil, soit coder leur propre flux en utilisant les fonctions et algorithmes existants.

Si la Toolbox EOTSA est déjà pleinement opérationnelle avec les données du satellite PROBA-V, cette dernière devrait prochainement être étendue aux données du satellite Sentinel-2. Les développements de cette interface collaborative ne s’arrêtent cependant pas là et tendent à accroitre la résolution des images à 30 mètres, tout comme à poursuivre de nouveaux cas d’utilisation en partenariat avec l’ESA, et d’autres partenaires opérant à l'échelle mondiale, tels que le World Food Programme.