ANNEXE 12 - TÉLÉDÉTECTION ET ENVIRONNEMENT:
Les informations transmises par les satellites (METEOSAT, NOAA-AVHRR, VEGEATION, Topex-Poseidon, SPOT, LANDSAT, ERS,...)constituent aujourd'hui de formidables outils pour mieux gérer notre environnement. Toutes ces données ont des caractéristiques très différentes : bandes spectrales, résolutions spatiales, couvertures géographiques, délais de revisite.... C'est ainsi que l'on distingue classiquement les données basse résolution (de l'ordre du km) à forte répétitivité (journalière) et qui couvrent de très vastes surfaces (plusieurs centaines de kilomètres) et des données haute résolution (5-30 mètres) ou très haute résolution (métrique) qui ont des périodes de revisite plus faible et qui couvrent des surfaces plus petites (de une à quelques dizaines de kilomètres). Ce sont les caractéristiques de ces systèmes qui déterminent leur usage pour les problématiques environnementales.
D'autre part, le facteur temporel est un élément essentiel à prendre en compte dans le domaine de l'environnement. Cette situation se retrouve d'ailleurs dans le projet européen GMES (Global Monitoring for Environment and Security) qui a pour objectif de mieux faire face aux changements de l'environnement en utilisant les satellites. En effet, GMES s'articule autour de trois thèmes : les changements à l'échelle planétaire comme l'influence de l'homme sur le climat, pour lesquels l'évolution est relativement lente; le "stress environnemental" géographiquement plus restreint, dont un exemple est la désertification, pourlequel les changements sont plus rapides ; enfin les catastrophes naturelles, comme les inondations, d'ampleur locale et qui se développent en un laps de temps bref.
Dans ce texte nous nous situerons dans les deux derniers thèmes cités. Nous évoquerons donc ici l'intérêt mais aussi les limites des satellites pour la gestion environnementale à ces échelles au travers d'un exemple réalisé qui constitue une utilisation traditionnelle des données d'observation de la Terre (cartographie thématique) mais aussi de quelques axes de développement .
• Un exemple de cartographie au service de l'environnement : CORINE Land Cover
Le programme européen CORINE Land Cover a pour objet de fournir une information géographique homogène sur l'occupation du sol des pays de l'Union Européenne,. En France, il a pour maître d'ouvrage l'Institut Français de l'Environnement (IFEN). Il bénéficie de la participation financière de la Commission européenne, du Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) et du Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement. CORINE Land Cover est un inventaire homogène de l'occupation du sol par photo-interprétation d'images satellitaires assistée par ordinateur. Pour la France, 311 feuillets au 1/100 000 ont été créés par interprétation de 295 images satellites (essentiellement SPOT) associées à des données exogènes. Cet inventaire est une base de données géographiques qui permet la réalisation d'applications variées adaptées aux problématiques de l'environnement et à celles de l'aménagement du territoire : production cartographique, exploitation à des fins statistiques ou bien encore analyse géographique en combinaison avec d'autres bases de données. Outil de connaissance et d'analyse, CORINE Land Cover apporte également une aide à la décision comme instrument de suivi, de surveillance et de gestion de l'environnement, des milieux naturels et plus généralement de l'aménagement de l'espace. CORINE Land Cover participe ainsi au développement généralisé de l'information géographique à l'échelle nationale.
• Observation de la terre et ressources en eau
Au-delà des domaines «habituels » d'utilisation des données d'observation de la Terre que sont l'agriculture, la forêt ou la gestion des ressources naturelles, de nouveaux champs d'intervention sont explorés depuis quelques années : la gestion des ressources en eau, la gestion des risques, l'aménagement du territoire et des zones urbaines ... Un des nouveaux domaines d'application des services offerts par les technologies spatiales concerne les ressources en eau, qu'il s'agisse de questions liées à sa gestion quotidienne ou bien de problèmes liés à leur manque (désertification) ou à leur excès (inondations).
Il faut souligner ici que l'analyse des images satellitaires ne peut être envisagée qu'en complément des données « traditionnelles » et ne peut être valorisée qu'au travers de démarches et d'outils (SIG, modèles) plus complexes, d'où la nécessité de développer des approches pluridisciplinaires qui associent des équipes spécialisées dans les technologies spatiales aux chercheurs issus des disciplines de l'hydrologie, de l'environnement, de la gestion des risques et des sciences sociales. Les images satellites seules ne permettent pas de mesurer directement le taux en nitrates ou en atrazine dans les cours d'eau ni d'apprécier les réserves en eau souterraines. Réciproquement, les modèles hydrologiques et hydrauliques de plus en plus complexes (analytiques) requièrent pour pouvoir fonctionner de plus en plus de données qu'il n'est pas toujours possible ou réaliste d'obtenir sur le terrain. Envisagées de manière combinée et intégrée ces différentes technologies peuvent par contre apporter des solutions originales, techniquement performantes et économiquement viables. Elles offrent également de nouvelles opportunités et peuvent contribuer à faciliter les opérations de mise en oeuvre opérationnelle et de transfert de technologie.
De la caractérisation du bassin versant à une approche spatialisée de l'hydrologie
Les capacités stéréoscopiques de certains satellites permettent de réaliser des modèles numériques de terrain (MNT) qui, s'ils n'atteignent pas encore des précisions suffisantes pour certaines applications, permettent de dériver de manière simple et quasi-automatique une série de critères morphologiques qui contribuent à caractériser le bassin versant :
• Les limites du bassin versant et des sous-bassins permettant d'identifier précisément les limites physiques de chacune de ces zones étudiées,
• Le réseau de talwegs à partir duquel pourra être déduit le réseau hydrographique,
• Les pentes et les expositions.
L'utilisation de l'information radiométrique contenue dans ces images permet quant à elle de déterminer des critères biophysiques et anthropiques :
• L'occupation et l'utilisation du sol à différentes échelles,
• Le suivi dynamique de la végétation,
• L'identification et la localisation de différents thèmes et les paramètres associés (imperméabilité, rugosité, humidité...).
Les données d'observation de la terre peuvent contribuer à développer une approche spatialisée de l'hydrologie. En effet, les modèles hydrologiques qui, pour répondre aux besoins d'aide à la décision, s'appuient de plus en plus sur des représentations détaillées des mécanismes physiques, bénéficient largement de toutes ces informations. Elles présentent en effet le double avantage d'une part de couvrir l'ensemble du bassin versant (et donc de « renseigner » le modèle en tout point de l'espace) et d'autre part de fournir des informations qui peuvent être mises à jour fréquemment. Initialisées avec la diffusion des SIG, ces approches combinées intégrant différentes sources de données (ponctuelles et spatialisées) et faisant appel à différents types d'outils (SIG, modèles) sont amenées à connaître un développement important au cours des prochaines années. L'information satellitaire constituera dans ce contexte une source d'information non négligeable.
Apport à la gestion des risques d'inondation
• PRÉVENTION : OBSERVATION DE LA TERRE ET CARTOGRAPHIE DES ZONES À RISQUE
Dans les démarches de cartographie des zones à risque, les informations issues de l'analyse des images satellitaires permettent à la fois de contribuer à la connaissance de l'aléa et à celle de la vulnérabilité. L'arrivée de satellites à très haute résolution permet de plus de travailler à des échelles beaucoup plus fines (1:10 000) . L'existence d'archives, remontant maintenant à plus d'une dizaine d'années (acquises notamment grâce à des familles de satellites tels que Spot), laisse également entrevoir la possibilité d'utiliser ces données dans les études d'impact lorsque l'on cherche à analyser les conséquences des modifications à moyen terme du paysage sur les phénomènes de crues.