Le CDS THEIA-MTD lance la diffusion d’une série de produits Forêt

Le Centre de Données et de Services de la Maison de la Télédétection (CDS THEIA-MTD) (gouvernance INRAE et IRD), repose sur des infrastructures numériques hébergées au mésocentre de l’université de Montpellier (ISDM-Meso). Il catalogue et diffuse une série de produits issus de l’Appel à Projet THEIA, en particulier sur les thématiques forêt, sols et cultures agricoles. Les services proposés (catalogage selon les principes FAIR, mise en production de chaînes de traitement et diffusion) participent ainsi à l’architecture distribuée de services à la donnée du pôle THEIA et de l’e-Infrastructure de Recherche Data Terra.

Le catalogue THEIA s’enrichit ainsi de quatre nouvelles collections de produits, toutes en lien avec des recherches menées par des laboratoires de recherche travaillant sur les espaces forestiers et les propriétés des forêts. Les jeux de données associés à ces quatre collections sont directement téléchargeables ou accessibles via une API depuis QGIS.

SUFOSAT pour la détection des coupes rases en forêts tempérées

Le développement de SUFOSAT a été mené par l’équipe de chercheurs du Cesbio et de la société GlobEO, avec le soutien financier de l’ADEME et l’accès à l’HPC du CNES. Les acteurs opérationnels de la filière forêt, dont le CNPF-IDF, l’ONF et le DSF, se sont fortement impliqués.

Ce projet de recherche permet donc la détection rapide et systématique des coupes rases en forêts tempérées, à partir de séries temporelles radar Sentinel-1, acquises de jour comme de nuit et indépendantes des conditions météorologiques. Sur le plan applicatif, la chaîne répond à un besoin fort de suivi opérationnel, objectif et exhaustif des coupes rases, tant pour les acteurs de la gestion forestière que pour les décideurs publics.

Les objectifs :

• Analyser des dynamiques spatio-temporelles des coupes à une fréquence sub-mensuelle, là où les inventaires forestiers classiques restent annuels ou pluriannuels.
• Profiter d’une capacité de détection quasi temps réel, à haute résolution spatiale, spécifiquement adaptée aux forêts tempérées européennes.

Perspectives de production régulière et d’évolution

SUFOSAT est conçu comme une chaîne de traitement opérationnelle, avec des mises à jour possibles tous les mois. Cependant, il n’existe actuellement aucun financement institutionnel ou privé qui finance cette production. La société GlobEO effectue actuellement deux mises à jour par an à ses frais, dans l’attente d’un soutien financier.

Des évolutions méthodologiques sont possibles, notamment par l’intégration de données optiques Sentinel-2 ou d’autres sources pour affiner la caractérisation des perturbations.

A l’avenir, la chaîne pourrait être étendue à la détection d’autres types de changements forestiers (tempêtes, incendies, dépérissements) et contribuer aux dispositifs nationaux de suivi de la gestion durable des forêts et du changement climatique.

FORMS-T pour cartographier la hauteur et les stocks de carbone des forêts

L’algorithme FORMS (FORest Multiple Satellite) s’inscrit au sein du projet CFOREST, développé au sein du LSCE en relation avec de nombreux partenaires en appui notamment sur validation des produits (IGN, ONF, INRAE).

Les objectifs :

• Développer un produit opérationnel mis à jour annuellement de cartographie de la hauteur et des stocks de carbone des forêts sur la France puis l’Europe.
• Conduire chaque année un reprocessing sur la série temporelle 2016-présent avec la dernière version de l’algorithme

FORMS s’appuie sur des données Sentinel ou ESA (et d’autres données non opérationnelles dont GEDI uniquement pour l’entrainement), ce qui permet d’assurer le caractère opérationnel (continuité long-terme assurée) du produit.

L’idée est ainsi de développer un produit opérationnel et annuel du type Global Forest Watch, qui soit à la fois visible et très utile/utilisé. FOMRS a intérêt applicatif important, en termes de suivi des stocks de carbone et de productivité des peuplements, tant sur un plan national, pour les particuliers, coopératives forestières, collectivités territoriales, que sur un plan international dans le suivi des dégradations et de la déforestation, y compris pour des alertes précoces et le suivi global du cycle du carbone (dans un contexte GIEC, COP, … de changement climatique). Une collection de cartographies basées sur cet algorithme est maintenant diffusé par THEIA.

Perspectives de production régulière et d’évolution

Les perspectives concernent l’amélioration de la qualité du produit, via de nouveaux algorithmes et données satellites, la résolution spatiale du produit (via notamment des approches de super-résolution), l’extension de la couverture spatiale à l’Europe de l’Ouest, et le développement de sous-produits en lien avec le suivi de changements qui peuvent être révélés par un changement de hauteur progressif ou brutal lié à des activités forestières (éclaircie, coupes), feux, dégradations naturelles ou anthropiques, etc.

FORMSpot pour suivre la canopée à l’échelle de l’arbre

L’algorithme FORMSpoT (Forest Mapping with SPOT TimeSeries) a lui aussi été développé au LSCE dans le cadre d’un projet global d’évaluation des forêts françaises en tant que puits de carbone impliquant notamment l’INRAE et l’IGN. Combinant des données SPOT6/7 et LidarHD, FORMSpoT permet d’identifier et suivre les petites perturbations forestières diffuses, comme des coupes individuelles d’arbres.

Une collection de cartes à 1,5 m de résolution pour toute la France de 2014 à 2024 est aujourd’hui disponible sur THEIA. Un indicateur supplémentaire, FORMSpoT-∆, désigne les polygones de perturbations dérivés de ces cartes, permettant une surveillance des dynamiques forestières à l’échelle de l’arbre sur l’ensemble du territoire.

Perspectives de production régulière et d’évolution

Sur cette base, deux étapes de développement complémentaires sont déjà en cours : la caractérisation des dynamiques de gestion forestières selon les régions, les essences d’arbres, etc., à l’échelle nationale et une ré-évaluation des perturbations pour un meilleur suivi du puit de carbone des forêts françaises.

GeoGEDI pour l’élévation du sol et les hauteurs de canopées

L’algorithme GeoGEDI a été développé pendant la thèse d’Anouk Schleich, cofinancée par l’INRAE et l’IGN, en collaboration entre l’UMR TETIS et le LIF avec le soutien du CNES. La mise en production pour la France entière au sein du CDS THEIA-MTD est le fruit de la collaboration entre l’UMR TETIS et la TeleScop avec le soutien du CNES. Il facilite l’utilisation des données acquises par le capteur GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation) de la NASA, embarqué à bord de l’ISS, particulièrement précieuses pour le suivi des écosystèmes forestiers.

Les objectifs :

• Couvrir au travers de chaque mesure une empreinte circulaire d’environ 25 m de diamètre au sol et fourni des informations sur la structure verticale de la végétation avec une résolution verticale inégalée depuis l’espace.
• Enregistrer des formes d’ondes (niveau L1A) géolocalisées (L1B) et analysées pour générer différents produits au niveau des empreintes : élévation du sol, hauteur de canopée et hauteurs relatives (RH) (2A) ; taux de couvert, LAI et profils de taux de couverts et de PAI (2B) ; biomasse aérienne (4A).
• Elaborer des produits au niveau de grilles de 1km (hauteur moyenne, hétérogénéité des hauteurs, biomasse) (L4A et L4B).

Combinaisons de données, problématiques et solutions

Les données GEDI présentent des problèmes de qualité de géoréférencement, avec une précision des positionnement des centre des empreintes estimée à environ 10 m (1σ). Ces erreurs ont des conséquences importantes lorsque les données GEDI doivent être combinées à d’autres données géoréférencées. Elles perturbent dans un premier temps la qualification des produits GEDI lorsqu’il s’agit, par exemple, de les confronter à des données lidar aéroportées ou terrain pour valider les hauteurs ou les indicateurs de structure GEDI. Elles ont aussi un impact avéré sur la qualité des sorties des modèles visant à améliorer les inventaires forestiers par des approches dites multisource ou à produire des cartes de hauteur, de volume ou de biomasse en spatialisant l’information des données GEDI via l’utilisation d’images optiques ou radar.

Pour faciliter la fusion multisource (optique, radar, lidar) et la production de cartes forestières de haute précision (hauteur, volume, biomasse), la collection GeoGEDI-FR fournit une géolocalisation améliorée des empreintes GEDI sur l’ensemble de la France métropolitaine. Cette amélioration repose sur une méthodologie de correction dédiée, qui intègre un Modèle Numérique d’Élévation (MNE) à haute résolution ainsi que les données d’altitude du sol issues des produits GEDI de niveau 2.

Les coordonnées corrigées et les indicateurs de qualité de la correction sont diffusés avec les principales variables GEDI de niveau 2A (altitude du sol, hauteur de canopée, RH0–RH100) via le pôle de données THEIA dans des formats compatibles avec le cloud.

Perspectives de production régulière et d’évolution

Les données GEDI de la première période d’acquisition de GEDI, de mars 2019 à mars 2023 ont été traitées. Un rattrapage est prévu pour les données acquises à partir d’avril 2024, avec une automatisation du traitement pour les nouvelles données.

Il est aussi envisagé de rajouter les variables des produits 2B: taux de couvert, LAI et profils de taux de couverts et de PAI.