Enjeux sociétaux et questions de recherche

La préservation de la biodiversité est devenue un des enjeux majeurs pour le développement durable aux niveaux national, européen (Natura 2000 et Directive habitats) et international (Convention sur la diversité biologique, 2011-2020).

Les milieux naturels et les espèces qui y vivent sont soumis à de fortes pressions telles que l’urbanisation croissante, l’artificialisation, la fermeture des milieux ouverts, ou encore l’introduction d’espèces exotiques envahissantes, entrainant leur dégradation, leur fragmentation et menaçant ainsi l’équilibre des écosystèmes.


Mas de Londres : garrigue printanière au pied du pic Saint-Loup (34) © S.Alleaume

Les acteurs de la préservation de la biodiversité sont confrontés à d’importants besoins en matière de connaissance de la biodiversité, de son état, de son évolution ainsi que des pressions qui s’exercent sur elle pour pouvoir y pallier, et ce à toutes les échelles, de l’international au local. Pour obtenir une vision synoptique des milieux naturels et mieux appréhender leur état de conservation, l’utilisation de la télédétection et des techniques associées est incontournable. La mise à disposition d’images provenant de nouveaux capteurs de fauchées, de résolutions spatiale et temporelle variées offre des perspectives intéressantes pour étudier la diversité des habitats naturels, leur phénologie et leur répartition à différentes échelles spatiales. On peut citer à titre d’exemple, les images prises par des drones ou les photographies aériennes, à résolution décimétrique ; les images des satellites Pléiades à résolution métrique et les satellites à résolution décamétrique tels que Landsat, Spot ou les futurs satellites de la série Sentinel (2014), dont  la fréquence de revisite est prévue à 5 jours.

Dans ce contexte, la télédétection avec la diversité d’images satellites et aériennes aujourd’hui disponibles permet d’aborder un certain nombre de ces problématiques, par exemple :-

  • la caractérisation de l’état des milieux naturels et leur évolution, à travers par exemple
    • la cartographie des milieux naturels, notamment l’évolution de leur surface, de leur répartition, de leur connectivité, de leur dynamique phénologique, etc.
    • La mesure de variables biophysiques et physiques (indice foliaire, biomasse, teneur en eau, enneigement), qui informent sur l’état de la couverture végétale.
  • la caractérisation des pressions s’exerçant sur les milieux naturels, par exemple les mesures de l’évolution de l’étalement urbain, de la fragmentation des milieux naturels, ou encore de la conquête de la forêt au détriment de milieux ouverts à forts enjeux de biodiversité…
  • la caractérisation des services rendus à l’homme par la biodiversité, par exemple par la cartographie de services écosystémiques.

Ces éléments de connaissances sont également importants à prendre en compte dans le cadre du suivi et de l’évaluation des politiques publiques de préservation de la biodiversité et de l’optimisation de ces dernières.

Le développement de méthodes innovantes axées sur l’intégration d’images multi-sources, multi-résolutions et multi-temporelles offre des perspectives prometteuses dans la prise en compte des différentes échelles des écosystèmes. En d’autres termes, les produits ainsi dérivés de la télédétection contribuent à élaborer des indicateurs temporels et spatiaux pour une meilleure connaissance et gestion des milieux naturels.

CES concernés

CES Albédo

Proposer un outil de mesure des albédos de surface adapté aux enjeux agricoles, forestiers, urbains et climatiques

CES Biomasse forestière et changement de couverture forestière

Cartographier la biomasse aérienne des forêts ainsi que les changements de la couverture forestière

CES Épaisseur Optique de la Végétation

Développer une mesure globale de la couverture végétale

CES Incendie

Fournir une cartographie précoce des contours et de l’intensité des feux de forêt, des feux d’interface et des dommages sur la végétation, aux gestionnaires des territoires et aux services de lutte.

CES Occupation des sols

Définir et de développer des algorithmes automatiques de production de cartes d’occupation des sols à partir d’imagerie satellitaire

CES Paysage

Comprendre les dynamiques paysagères pour une gestion et un aménagement des territoires efficaces et durables, notamment pour atteindre les objectifs de conservation de la biodiversité.

CES Réflectance de surface

Développer des outils de correction atmosphérique de niveau L2 et L3 des images Sentinel-2, Landsat-8 et Venµs.

CES Risques maladies infectieuses

Cartographier le risque de transmission de différentes maladies infectieuses à partir de données d’Observation de la Terre.

CES Surface enneigée

Détecter la présence d’un manteau neigeux, de façon continue, à grande échelle.

Mosaïque de paysages agricoles

CES Variables biophysiques végétation

Cartographier les variables biophysiques de la végétation à l’échelle mondiale.

Applications

Projets en cours

  • Projet national CarHAB, Cartographie nationale des végétations naturelles et semi-naturelles. Le Ministère en charge de l’écologie a lancé en 2011 CarHab, un programme de cartographie des végétations en France pour disposer en 2015 d’une cartographie des végétations naturelles et semi-naturelles du territoire à l’échelle du 1 : 25000.
    Plus d’information sur www.irstea.fr
  • Projet GEOSUD : il a pour objectif le développement d’un Centre international de recherche et de transfert en télédétection et information spatiale pour le développement durable. Ce projet contribue à la mise au point de méthodes thématiques (cartographie des habitats naturels) et à leur formalisation dans des guides méthodologiques.
  • Projet CHAMOIS : il a pour objectif de cartographier la distribution spatiale et la diversité floristique des habitats naturels d’altitude en Isère par l’expérimentation de méthodes de télédétection et de la  théorie des graphes pour l’analyse de bases de données de relevés de végétation.
    Plus d’informations sur le projet CHAMOIS
  • Trame agropastorale du Massif central : Maintien de la biodiversité du Massif central à travers la préservation de la qualité et de la fonctionnalité des milieux herbacés (IPAMAC). Il consiste à mettre au point des méthodes d’inventaires cartographiques de la diversité floristique des formations herbacées à l’échelle la plus fine possible. Il s’appuie sur des images aériennes et satellites (Worldview2, Pléiades, Spot),  (Résolution spatiale de 0,30 à 2,5 m) enregistrées à des périodes différentes du cycle végétatif ainsi que sur des données LiDAR et des relevés phytosociologiques spatialisés.
  • Projet Tel-IAE : il vise à mettre au point des méthodes et outils s’appuyant sur des images satellites pour l’identification et la caractérisation des infrastructures agro-écologiques (IAE), à destination des acteurs de la recherche, du développement et des pouvoirs publics.
  • Projet ASTERIX (Analyse Spatio­temporelle pour la Télédétection de l’Environnement par Reconnaissance dans les Images compleXes – http://anr-asterix.irisa.fr/). Il vise à fournir des méthodes, algorithmes et logiciels dans le domaine de l’analyse d’image et de l’apprentissage automatique afin d’aider à la reconnaissance d’objets environnementaux dans les images complexes, en prenant explicitement en compte la spécificité des images de télédétection. Il cherche à définir un cadre méthodologique pour traiter les données à des échelles spatiales et temporelles multiples. Dans ce cadre, une étude est menée sur la dynamique de colonisation des prairies par le frêne dans les Hautes-Pyrénées.

Projets passés

  • Projet européen MS.MONINA – Multiscale Service for MONItoring NAtura 2000 habitats of European community interest. Le projet propose de mettre en place des services observation et  la gestion des sites Natura 2000 et d’autres habitats d’importance communautaire.
  •  Projet européen BIO_SOS (Biodiversity Multi-SOurce Monitoring System: From Space To Species). L’objectif principal est le développement d’un système pré-opérationnel de surveillance pluriannuelle efficace des sites Natura 2000 et de leurs zones environnantes, soumis à des pressions différentes et combinées.
  • Projet régional RhoMeO, Observatoire de l’état des zones humides du bassin Rhône-Méditerranée (2011-2013). Il a permis de mettre en place des outils de suivi et d’analyse de l’état des zones humides basés sur des indicateurs biologiques et de pressions anthropiques.
  • Projet FORGECO. L’objectif de ce projet est de s’intéresser à l’intensification écologique dans un contexte de multifonctionnalité d’un territoire forestier. L’un des objectifs du projet est de mettre en place des méthodes d’aide à la décision pour l’inventaire des habitats forestiers et l’analyse de leurs évolutions passées et futures.

Thèses

Thèses en cours

  • Estimation des paramètres du sol et de la végétation par couplage des données sentinelles radar et optique
    Mohamad Choker
    Irstea
  • Cartographie des habitats (semi) naturels méditerranéens par une fusion de données multi-capteurs,
    Marc Lang
    Irstea
  • Evaluation la restauration écologique des cours d’eau par télédétection à très haute résolution spatiale et temporelle : développement d’une approche multicapteurs
    Marianne Laslier
    LETG – Rennes Costel
  • Apport potentiel des nouveaux satellites pour l’étude des changements de l’occupation du sol et de la dynamique du couvert végétal dans le Pays de Brest
    Talab Ou Ali Halima
    LETG
  • Apport des données de télédétection à très haute résolution spatiale pour la cartographie de la végétation en milieu urbain : Application à Rennes Métropole
    Nabucet Jean
    Rennes 2
  • Modélisation prédictive de l’évolution d’un espace littoral : apport de la télédétection pour appréhender la gestion et les services d’un territoire en mutation. Cas des étangs et marais des Salins de Camargue
    Campagne Julie
    LETG-Angers
  • Evaluation la restauration écologique des cours d’eau par télédétection à très haute résolution spatiale et temporelle : développement d’une approche multicapteurs
    Laslier Marianne
    Rennes 2
  • Suivi phénologique de la végétation par télédétection en contexte agricole intensif : Application aux terroirs viticoles
    Loussert Perrine
    Rennes 2
  • Télédétection par analyse de retours d’onde LIDAR et spectrométrie à haute résolution des zones sensibles en environnement côtier et urbain
    Ba Antoine
    Nantes
  • Caractérisation écologique des prairies à partir de séries temporelles d’images satellite à hautes résolutions spatiales et temporelles
    Mailys Lopes
    Rennes 2
  • Télédétection hypertemporelle des essences forestières
    Nicolas Karasiak
    INPT -Toulouse
  • Analyse de séries temporelles d’images satellites pour le suivi de la végétation naturelle et de la forêt
    Jean-Philippe Denux
    Dynafor – Ecole Supérieure d’Agriculture de Purpan

Thèses soutenues

Publications

Séminaire Biodiversité, organisé le 20 mars 2014 par l’IGN avec le concours du Pôle Theia (à Saint Mandé):

Autres publications :