Focus sur le produit Neige
Le Bulletin n°11 propose un focus sur le produit Neige Theia donnant le point de vue des utilisateurs comme du chercheur qui a piloté sa mise au point.
Les parcs nationaux suivent la couverture du manteau neigeux avec Theia
L’élaboration du Plan d’applications satellitaires (PAS) 2018 du ministère de la Transition écologique et Solidaire (MTES) et du ministère de la Cohésion des Territoires et des Relations avec les Collectivités Territoriales (MCTRCT) a permis l’expression de nombreux besoins de services (Lire Bulletin n°10).
Parmi les 20 besoins retenus (www.geoinformations.developpement-durable.gouv.fr/plan-d-applications-satellitaires-2018-r1016.html), on trouve la connaissance de la couverture du manteau neigeux. Le Parc national de la Vanoise en assure le pilotage. Outre le suivi du recul des glaciers, le Parc national de la Vanoise – ainsi que le Parc national des Ecrins – utilise l’imagerie satellitaire dans le cadre du programme « Alpages sentinelles » qui vise à connaître l’évolution des alpages d’altitude vis-à-vis des changements climatiques (date de la fonte des neiges et disponibilité de l’herbe).
D’autres Parcs nationaux, en particulier le Parc du Mercantour, sont également intéressés par cette question, notamment pour le suivi de certains animaux, le lièvre variable et le lagopède. La connaissance de l’étendue de la couverture du manteau neigeux et de son retrait, permet de suivre ces espèces et d’anticiper leurs déplacements.
>>osr-cesbio.ups-tlse.fr/echangeswww/majadata/simon/snowMaps.html
L’intérêt du produit Neige Theia
Dans la perspective générale de mise en œuvre du PAS 2018, la Mission de l’information géographique (MIG) du MTES a noué des relations avec Theia et identifié un produit existant répondant à cette problématique de couverture du manteau neigeux. Des cartes sont produites à partir des images Sentinel-2, fréquence tous les 5 jours, résolution 20 m. La légende est : neige, pas de neige, nuages. Les cartes sont disponibles 4 jours après les prises de vue. Elles sont gratuites et accessibles sur le site de Theia (www.theia-land.fr/product/neige/). Les résultats obtenus sont très bons, même s’il subsiste deux difficultés, distinction de la neige des nuages, détection de la neige dans les forêts denses.
Afin de favoriser la réutilisation de cette application, déjà opérationnelle, le Parc national de la Vanoise, avec le soutien de la MIG a organisé une réunion d’échanges avec les utilisateurs intéressés, le CNES et le pôle Theia. Cette séance s’est tenue le 23 mars à Chambéry, au Parc national de la Vanoise. Y ont contribué, outre le Parc, le Parc national du Mercantour, celui des Pyrénées, plusieurs DDT (15, 62, 74) et le syndicat mixte d’aménagement de la vallée de la Durance (SMAVD).
Inventorier les usages et les besoins
Les participants ont ainsi découvert les possibilités de l’outil développé par Theia et partagé leurs pratiques et attentes. Plusieurs usages ont été présentés : meilleure connaissance des ressources en eau dans un massif, sentiers enneigés à une date donnée, suivi régulier de l’enneigement des stations de ski, risques de crue.
Ils ont également évoqué plusieurs attentes : cartes de durée d’enneigement, mesure des surfaces enneigées, estimation des stocks d’eau (en projet), dates de dé-neigement à haute fréquence, dynamique de la neige de culture, indicateurs du changement climatique, fourniture uniquement du masque de neige, format de livraison (raster ou vecteur ?), montage en tuiles (flux WMS), plusieurs options au téléchargement, formation des utilisateurs.
Les participants ont également convenu de compléter l’inventaire des usages et des besoins, et d’ouvrir à d’autres acteurs potentiellement intéressés : agences de bassin, autres Parcs nationaux, DDT des massifs montagneux, SHAPI, etc.
La MIG mettra également à disposition des acteurs un espace de partage qui permettra de recueillir des besoins d’utilisateurs (document préparé par le parc national de la Vanoise disponible sur : lite.framacalc.org/iu7tFlCwqr), de disposer de documents (exposés, guides) et un outil de discussion (forum).
Mesurer l’enneigement : un défi relevé et reconnu
Entretien avec Simon GASCOIN
CES Surface enneigée
Quelle est l’histoire et la spécificité du produit Neige disponible sur Theia ?
Simon GASCOIN : La production opérationnelle du produit Neige de Theia a démarré fin 2017. Avant cela, nous avons généré de nombreux produits sur les serveurs de calcul du Cesbio, et puis il y a eu une première phase de production sur un lot d’images Sentinel-2 par MUSCATE au Cnes pour tester la chaine de traitement en condition de production opérationnelle.
L’algorithme et le produit ont été, pour l’essentiel, définis en 2015 à partir de séries SPOT-4 Take 5 sur les Pyrénées et l’Atlas. Il a peu évolué depuis, mais les paramètres ont été ajustés. Le produit neige bénéficie surtout des améliorations de la chaine de traitement de niveau 2A en amont.
Il n’y a pas de produit équivalent à ce jour. L’USGS distribue des cartes de la fraction de la surface enneigée à partir de données Landsat, mais ce n’est pas une production continue et, surtout, ces cartes n’offrent pas la répétitivité de Sentinel-2. Nous avons pris le parti de distribuer la présence ou l’absence de neige et non la fraction enneigée par pixel : ce produit est à mon avis plus facile à adopter pour les utilisateurs, même si la fraction de neige est une information plus riche en théorie.
Ce produit est le résultat d’un travail d’équipe : au Cnes, Manuel Grizonnet, au Cesbio, Olivier Hagolle et Simon Gascoin, à Magellium, Germain Salgues. Manuel a changé de service et sera remplacé par Aurore Dupuis au Cnes. Mais il faut citer aussi toute l’équipe de MUSCATE, sans oublier Arnaud Sellé et Nicolas Bagdhadi pour la coordination de Theia, ainsi que Sophie Ayoubi et Isabelle Biagiotti à la communication !
Vous venez de participer à un appel d’offre européen qui comporte une dimension « Neige ». En quoi le produit neige Theia tel qu’il existe a contribué au succès de la proposition ?
Simon GASCOIN : Nous avions travaillé avec l’entreprise Magellium dans le cadre du développement de la chaine de traitement. Il était naturel de continuer à collaborer avec eux pour répondre à un appel d’offre européen qui vise à cartographier en temps réel les surfaces enneigées et englacées avec Sentinel-2 à l’échelle de l’Europe pour le compte de l’Agence européenne de l’Environnement au titre du programme Copernicus.
Grâce à Theia, nous avions la démonstration toute faite que notre système était opérationnel à grande échelle. Le développement du produit Theia nous a aussi poussé à maintenir le code et sa documentation au fur et à mesure des évolutions des données de niveau 2A. Lors d’une réunion Theia, quelqu’un m’a demandé si j’avais fait une évaluation du produit neige Theia avec des mesures in situ. Au départ, je n’étais pas convaincu de l’intérêt de cette comparaison car je préférais valider visuellement ou alors avec d’autres images de télédétection à plus haute résolution. Mais cette question m’a poussé à réaliser une comparaison avec des données de stations Météo-France. Outre son intérêt scientifique, je pense que ce travail a été payant, car c’était une demande explicite de l’appel d’offre et nous avons donc pu montrer des résultats très encourageants en ce sens.
Quel est l’avenir du produit Neige ?
Simon GASCOIN : De nombreux utilisateurs ont besoin de condenser l’information fournie par des cartes de l’enneigement et sont gênés par les nuages dans leurs analyses. De plus, le produit Neige Theia n’est disponible qu’à la date de passage du satellite. Nous aimerions donc proposer un service à la demande qui permette d’obtenir une carte de la durée d’enneigement par pixel de 20 m pour une période définie par l’utilisateur indépendamment de la date de passage du satellite.
Ce service permettrait de résoudre ces deux obstacles et donc élargir la communauté d’utilisateurs. Un démonstrateur est disponible ici : labo.obs-mip.fr/multitemp/?p=14620.
Simon Gascoin
CNRS | CESBIO
@S.Gascoin
Contributions
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