Accès aux données

Description

Fin 2022, le satellite SWOT (NASA-CNES) permettra le suivi global de ressources en eau des surfaces continentales. Ses deux antennes radar et ses capacités de traitement interférométrique lui donneront la capacité de mesurer des variations de surface et de hauteur sur un même instrument. Ces informations permettront d’estimer des débits de rivières et la variation des volumes d’eau des lacs et réservoirs dans le monde entier.

Dans le but d’accompagner, calibrer et valider cette mission apportant une rupture technologique, le CNES a développé une chaîne de détection de surfaces en eau basée sur les mesures des satellites Copernicus Sentinel-1 et 2. Cette chaîne s’appelle Surfwater.

Surfwater indique la présence ou l’absence d’eau libre sur les surfaces continentales. De nouvelles cartes sont produites tous les cinq jours en l’absence de nuages pour les observations optiques et tous les trois jours en moyenne en Europe pour les observations radar. Elles sont générées à partir d’images Sentinel-2 de niveau 2A produites par Theia et des images Sentinel-1 diffusées par PEPS. Des synthèses mensuelles et annuelles sont aussi proposées pour des études saisonnières et climatiques.

 
Figure 1. Carte synthèse annuelle Surfwater de 2019 sur Tonneins (gauche) et lac en Occitanie (droite) sur fond ESRI Satellite. Les zones en bleu présentent les eaux permanentes et en rouge de zones couvertes d’eau avec une faible occurrence (typiquement inondation).

Attention : Seules les synthèses eau annuelles et mensuelles optiques sont disponibles sur Theia/Thisme pour la France Métropolitaine. La production au fil de l’eau de ces produits optiques et radar est prévu courant 2022 sur hydroweb.next

Données et Méthodes

En entrée, Surfwater utilise deux types d’observations satellitaires :

  • Images optiques (Sentinel-2 – L2A) ortho rectifiées, exprimées en réflectance de surfaces et accompagnées d’un masque de nuages. Ces observations ont une revisite de 5 jours et sont soumises à la présence de nuages.
  • Images radar (Sentinel-1) avec une répétitivité d’orbite de 6 jours, compensée par un nombre d’observations supérieur à l’optique grâce aux passages de jour et de nuit, et sans risque de perturbations par la présence de nuages. Pour des raisons  de débit, les observations tous les 6 jours sont limitées à l’Europe et à quelques zones privilégiées. En dehors, on utilisera des observations tous les 12 jours.

La méthode de détection, déclinée pour chaque observation, se base sur un apprentissage RandomForest à partir d’eaux permanentes présentes Global Surface Water [doi:10.1038/nature20584 ]. Surfwater exploite les informations de rétrodiffusion radar ou les réflectances/indices issus de l’optique pour la classification [https://doi.org/10.3390/rs13163279]

Pour ces méthodes, une carte de potentiel d’inondation est utilisée pour délimiter de zones d’exclusion de surfaces en eau afin de limiter de fausses détections. Cette carte est basée sur le MNT MERIT [doi: 10.1002/2017GL072874 ] et la hauteur relative de chaque zone par rapport à sa ligne de drainage correspondante (HAND – Height above neirest drainage).

Ensuite, Surfwater traite automatiquement ces données pour fournir en sortie les éléments suivants :

  • Masques instantanés d’eau, créés à partir de chaque observation optique ou radar en résolution de 10m. Si une image optique présente des nuages, la carte contiendra des valeurs nulles (Nodata) sur les zones concernées ;
  • Masques combinés d’eau, utilisant les données des 15 derniers jours  ;
  • Synthèses mensuelles, représentant le rapport entre le nombre de fois qu’un pixel a été observé en eau et le nombre d’observations du mois ;
  • Synthèses annuelles, représentant le rapport entre le nombre de fois qu’un pixel a été observé en eau et le nombre d’observations de l’année.

Contact

Santiago Peña-Luque
CNES
@S.Peña-Luque

Publication de référence

Peña-Luque, S.; Ferrant, S.; Cordeiro, M.C.R.; Ledauphin, T.; Maxant, J.; Martinez, J.-M. Sentinel-1&2 Multitemporal Water Surface Detection Accuracies, Evaluated at Regional and Reservoirs Level. Remote Sens. 2021, 13, 3279. https://doi.org/10.3390/rs13163279  [https://doi.org/10.3390/rs13163279]

Format

Les produits annuels et mensuels fournis sont sous la forme d’un fichier Geotiff à 10 m de résolution. Raster: il s’agit des fichiers nommés SW_S2MONTHLY_TXXXX_YYYYMMDDT000000.tif

Les pixels sont codés de la façon suivante :

  • 0 : Eau jamais observée parmi toutes les observations de la période (occurrence = 0%)
  • 0 à 1  : Occurrence de détection d’eau parmi toutes les observations de la période (exemple : 0.34 = 34% de détections d’eau)
  • 1 : 100% occurrence d’eau
  • 255 : Zone jamais observée pendant la période

Produit disponible

Le produit est fourni pour la région France métropolitaine, avec une profondeur temporelle :

  • 1 ans (2019) pour les données optiques

Les données optiques et radar seront fournis pour 2019/2020.