Begni Gérard, Escadafal Richard, Fontannaz Delphine et Hong-Nga Nguyen Anne-Thérèse, 2005. La télédétection : un outil pour le suivi et l’évaluation de la désertification

8/8/2019 Begni Grard, Escadafal Richard, Fontannaz Delphine et Hong-Nga Nguyen Anne-Thrse, 2005. La tldtection :

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Comit Scientifique Franais de la Dsertification

La cration, en 1997, du Comit Scientifique Franais de laDsertification, CSFD, rpond une double proccupation desministres en charge de la Convention des Nations Unies sur la luttecontre la dsertification. Il sagit dune part de la volont de mobiliserla communaut scientifique franaise comptente en matire dedsertification, de dgradation des terres et de dveloppement desrgions arides, semi-arides et sub-humides afin de produire desconnaissances et servir de guide et de conseil aux dcideurs politiques

et aux acteurs de la lutte. Dautre part, il sagit de renforcerle positionnement de cette communaut dans le contexteinternational. Pour rpondre ces attentes, le CSFD se veut une forcedanalyse et dvaluation, de prospective et de suivi, dinformation etde promotion. De plus, le CSFD participe galement, dans le cadredes dlgations franaises, aux diffrentes runions statutaires desorganes de la Convention des Nations Unies sur la lutte contrela dsertification : Confrences des Parties, Comit de la scienceet de la technologie, Comit du suivi de la mise en uvre de laConvention. Il est galement acteur des runions au niveaueuropen et international.

Le CSFD est compos d'une vingtaine de membres et d'un Prsident,nomms intuitu personae par le ministre dlgu la Recherche et issus des diffrents champs disciplinaires etdes principaux organismes et universits concerns. Le CSFD est gret hberg par l'Association Agropolis qui rassemble, Montpellier etdans le Languedoc-Roussillon, une trs importante communautscientifique spcialise dans lagriculture, lalimentation etlenvironnement des pays tropicaux et mditerranens. Le Comit agitcomme un organe indpendant et ses avis n'ont pas de pouvoirdcisionnel. Il n'a aucune personnalit juridique.Le financement de son fonctionnement est assur par des subventionsdu ministre des Affaires trangres et du ministre de lcologie et duDveloppement durable, la participation de ses membres ses activits est gracieuse et fait partie de l'apport du ministredlgu la Recherche.

Pour en savoir plus : www.csf-desertification.org

Directeur de la publicationMarc Bied-Charreton

Prsident du CSFDProfesseur mrite de

lUniversit de VersaillesSaint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)Chercheur au Centre dconomie

et dthique pour lenvironnement etle dveloppement (C3ED-UMR IRD/UVSQ)

AuteursGrard Begni

Directeur de Mdias-France [email protected]

Richard Escadafalhercheur IRD (Institut de recherche pour le dveloppement)

au Centre d'tudes Spatiales de la Biosphre (CESBIO)[email protected]

Delphine FontannazIngnieur de recherche Mdias-France

[email protected] Anne-Thrse Hong-Nga NguyenIngnieur de recherche Mdias-France

[email protected]

Avec la participation deTaoufiq Bennouna,conseiller scientifique et

technique lOSS, Observatoire du Sahara et du Sahel Antoine Cornet,directeur de recherche lIRD

ric Delaitre,chercheur la Coordination RgionaleROSELT/OSS (Rseau dObservatoires de Surveillance

cologique Long Terme/OSS) de lIRDFrdric Dumay, Ingnieur d'tudes au Laboratoirede gographie zonale pour le dveloppement (LGZD)

de l'Universit de Reims Champagne-ArdenneMonique Mainguet,membre de l'Institut universitairee France et directrice du Laboratoire de gographie zonale

pour le dveloppement (LGZD) de l'Universitde Reims Champagne-Ardenne

Bernard Toutain, chercheur au Dpartement levage etmdecine vtrinaire du Centre de cooprationinternationale en recherche agronomique pour le

dveloppement (Cirad Emvt).

ditionIsabelle Amsallem(Agropolis Productions)

Remerciements pour les illustrations

Danile Cavanna (Photothque INDIGO de lIRD),June Cools(EOWorks), Jean-Marc DHerbsetric Delaitre(IRD/Programme ROSELT/OSS), rdric Dumay (LGZD), Nadia Imbert-Vier(European

Space Agency),Josef Jansa et Klaus Scipal(Institute of hotogrammetry and Remote Sensing, Vienna University of

Technology),Lionel Jarlan(Mto-France),Sandrine Jauffret (OSS),douard Leflochetet Christian Floret (Centre dcologie Fonctionnelle

et volutive),Marc Leroy (Mdias-France),Monique Mainguet (LGZD),ric Mougin(CESBIO),James P. Verdinet James Rowland(U.S. Geological

Survey),Seydou Traor(Centre rgional AGRHYMET),Ann Tubbeckx (VITO),Nancy Walker(W.H. Freemannd Company),Professeur E. Zakarin(National Center

for Radio Electronics and Communications),lquipe du ple thmatique POSTEL(Ple

dObservation des Surfaces Terrestres aux chelles Larges,Mdias-France) ainsi que les auteurs

des diffrentes photos prsentes dans le dossier.

Conception et ralisationOlivier Piau(Agropolis Productions)

Impression :Les Petites Affiches(Montpellier)Dpt lgal : parution ISSN : 1772-6964

Imprim 1 500 exemplaires

Les dossiers thmatiquesdu CSFD numro 2

La rda ction, la fabrication et la diffusion de ces dossiers sont entirement la charge du Com it, grce l'app ui qu'il reoit des min istres franais.

Les dossiers thma tiqu es du CSFD sont t lchargeables librement sur le site Internet du Com it.

La rda ction, la fabrication et la diffusion de ces dossiers sont entirement la charge du Comit, grce l'app ui qu 'il reoit des mi nistres franais.

Les dossiers thma tiques d u CSFD sont t lchargeables librem ent sur le site Internet d u Comit.

Avec la contribut ion exceptionnelle du Centre Nation al d 'tud es Spat iales Avec la contribut ion exception nelle du Centre Nationa l d'tud es Spat iales


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L humanit doit dornavant faire face un pro-blme denvergure mondiale : la dsertification, la fois phnomne naturel et processus li aux activits humaines. Jamais la plante et les

cosystmes naturels nont t autant dgrads par notre pr-sence. Longtemps considre comme un problme local, ladsertification fait dsormais partie des questions de dimen-sion plantaire pour lesquelles nous sommes tous concerns,scientifiques ou non, dcideurs politiques ou non, habitantsdu Sud comme du Nord. Il est dans ce contexte urgent demobiliser et de faire participer la socit civile, et dans unpremier temps de lui fournir les lments ncessaires unemeilleure comprhension du phnomne de dsertificationet de ses enjeux. Les connaissances scientifiques doivent alorstre la porte de tout un chacun et dans un langagecomprhensible par le plus grand nombre.Cest dans ce contexte que le Comit Scientifique Franais dela Dsertification a dcid de lancer une nouvelle srie inti-tule Les dossiers thmatiques du CSFD qui veut fournirune information scientifique valide sur la dsertification,toutes ses implications et ses enjeux. Cette srie sadresse aux dcideurs politiques et leurs conseillers du Nord comme du

Sud, mais galement au grand public, aux journalistesscientifiques, du dveloppement et de l'environnement. Ellea aussi l'ambition de fournir aux enseignants, aux formateursainsi qu'aux personnes en formation des complments surdiffrents domaines. Enfin, elle entend contribuer la diffusiondes connaissances auprs des acteurs de la lutte contre ladsertification, la dgradation des terres et la lutte contre lapauvret : responsables d'organisations professionnelles,d'organisations non gouvernementales et dorganisations desolidarit internationale.Une douzaine de dossiers est consacre diffrents thmesaussi varis que la biodiversit, le changement climatique, lepastoralisme, la tldtection, etc., afin de faire le point desconnaissances sur ces diffrents sujets. Il sagit galement dex-poser des dbats d'ides et de nouveaux concepts, y comprissur des questions controverses, dexposer des mthodolo-gies couramment utilises et des rsultats obtenus dans diversprojets et enfin, de fournir des rfrences oprationnelles etintellectuelles, des adresses et des sites Internet utiles.Ces dossiers seront largement diffuss - notamment dans lespays les plus touchs par la dsertification - sous formatlectronique la demande et via notre site Internet, mais ga-lement sous forme imprime. Nous sommes l'coute de vosractions et de vos propositions. La rdaction, la fabricationet la diffusion de ces dossiers sont entirement la

charge du Comit, grce l'appui qu'il reoit desministres franais. Les avis exprims dans les dossiers reoi-vent l'aval du Comit.

Avant-propos

Marc Bied-CharretonPrsident du CSFD

Professeur mrite de l'Universitde Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines

Chercheur au C3ED-UMR IRD/UVSQ


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D epuis laube des temps, les premiers chasseurs,puis les premiers pasteurs et agriculteurs ontobserv leur environnement, avec leurs yeux et leur cerveau. Ils se sont ainsi forg des sys-

tmes dinterprtation qui leur ont permis de savoir osemer et planter, o faire patre leurs animaux, o implanterleurs villages. Plusieurs grandes rvolutions sont ensuiteapparues, notamment au XIX me sicle : les opticiens ontinvent les longues-vues, les lunettes, les jumelles ; Niepceet Daguerre ont invent la photographie, et le gnial Nadara, le premier, install une chambre photographique dans lanacelle dun ballon. La photographie arienne tait ne.Dabord utilise massivement pendant la Premire GuerreMondiale pour reprer les positions de lennemi, cettetechnique sest tendue hors du domaine militairedevenant loutil indispensable de tous les amnageurs etde tous les cartographes du monde entier. Dans le dbutdes annes 60 sont ns les premiers satellites mto-rologiques, devenus indispensables pour la prvision courtterme ; puis sont apparus les satellites dobservation de laTerre de la srie amricaine Landsat en 1972 ; puis lagnration des satellites haute rsolution, le premier tant

le satellite franais SPOT, en 1986. Aujourdhui, nousdisposons de toute une gamme de satellites et de capteurs haute, moyenne et basse rsolution pour surveiller notreenvironnement, faire des comparaisons dans le temps etdans lespace, modliser pour mieux comprendre lefonctionnement de nos cosystmes et de notre plante.Grce ces moyens, un trs grand nombre dinformationsnous parvient quotidiennement, mais celles-ci sont encoretrop largement lapanage des scientifiques et de personneshautement qualifies pour les traiter. Leur usage dans lespays en voie de dveloppement, et spcialement dans leszones arides, semi-arides et sub-humides, a commenc il y a une vingtaine dannes et lon sest rapidement renducompte des immenses services que ces techniques encorenouvelles pouvaient rendre, en particulier pour estimer lesespaces dgrads et tenter den prvoir les volutions. Afin que ces techniques ne restent pas entre les seules mainsdes techniciens des pays dvelopps, de nombreuses actionsde coopration ont t menes et se poursuivent dans descadres bilatraux ou internationaux. Pour que les rsultatsobtenus puissent tre utiliss par les acteurs du dvelop-pement et leurs dcideurs, il est ncessaire de vulgariser lesrsultats obtenus et de donner des informations sur lamanire den indiquer les limites et les cots.Cest le but de cette publication du CSFD et je flicite le

Comit et les auteurs de leurs efforts pour rendreaccessibles un large public les chemins complexes quipermettent de passer dun enregistrement fait bord dunsatellite une information utile.

2 La tldtection : un outil pour le suivi et l'valuation de la dsertification

Prface

Hubert CurienMembre de

lAcadmie des sciences

i n m e m o r i a m

Hubert Curiena rdig la prfacede ce dossier en janvier 2005,peu de temps avant son dcsle 6 fvrier. Nous tenons lui rendreun hommage trs particuliereu gard au soucis qu'il a toujours

eu de diffuser les rsultats de la science et dela technologie au plus grand nombre possible.

Nous avons perdu un trs grand Monsieur, qui fut

Directeur Gnral du CNRS, Prsident du CNES,Ministre de la Recherche, Prsident de l'Acadmie dessciences et Prsident du Comit d'thique du Cirad.


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Sommaire

4La tldtection au servicede ltude et de la surveillancede lenvironnement plantaire

12La tldtection appliqueau suivi de la dsertification

22Quelques exemples

dutilisation de la tldtection diffrentes chelles

30La tldtection : succs,checs, questions ouverteset perspectives

33Acronymes et abrviationsutiliss dans le texte

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Pour en savoir plus


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L es technologies d'observation de la Terre jouentun rle majeur dans l'tude, la modlisation et lesuivi des phnomnes environnementaux, deschelles spatiales et temporelles variables, et sur

une base objective, exhaustive et permanente. Cestechnologies ouvrent ainsi la voie la mise en place desystmes d'alerte prcoce, et permettent aux politiqueset dcideurs de dfinir des stratgies adquates dans lecadre d'un dveloppement durable.

Divers programmes nationaux et internationaux dobservation spatiale de la Terre (LANDSAT, SPOT, IRS,ERS, ADEOS, RADARSAT, ENVISAT, TERRA, METEOSAT,MSG, etc.) ont t mis en place ds 1960 et se poursui-vent de nos jours, reflets des priorits que les divers tats parmi lesquels la France occupe un rle trs important accordent cette technologie. Les progrs raliss ce jour (conception des satellites, instruments de mesure,etc.) offrent des possibilits toujours plus grandes pourl'tude et le suivi de notre environnement et des change-ments plantaires.

la fois une discipline scientifique et une technologieLa tldtection est dfinie comme l'ensemble desconnaissances et techniques utilises pour dterminer descaractristiques physiques et biologiques d'objets par desmesures effectues distance, sans contact matriel avecceux-ci (Journal Officiel du 11 dcembre 1980).Cette dfinition revt un caractre assez large, aussi est-ilusuel de dfinir la tldtection comme un outil permettantl'tude des phnomnes mettant en jeu uniquement desondes lectromagntiques, principalement dtectes etenregistres au moyen decapteurs embarqus bordd'avions ou de satellites*. La tldtection est donc unmoyen de dfinir un objet ou un groupe d'objets lasurface de la Terre partir de leurs caractristiquesspcifiques : Unesignature spectrale : un ou plusieurs signaux lectro-magntiques dans un ou plusieurs domaines de longueurd'onde plus ou moins troits du spectre lectromagntique ; Une variation temporelle de cette signature spectrale ; Une rpartition spatiale spcifique de l'objet ; Une ou des relations dites de voisinage de cet objet avecles autres objets qui l'entourent.

La vgtation, les sols, les rivires, les surfaces en eau, les

btiments, et de manire gnrale tout lment situ lasurface de la Terre et interagissant avec un rayonnementlectromagntique, sont considrs comme des objets.

La tldtection est une technologie et une disciplinescientifique permettant d'observer et d'analyser notreenvironnement et conscutivement de dfinir, suivre etvaluer les politiques de gestion des ressources naturelles.La tldtection satellitaire est actuellement un des seulsoutils permettant d'acqurir des informations dtaillesen tout point du globe terrestre (ou presque), rapidementet de manire objective, rgulire et rptitive,permettant ainsi un suivi des vnements environne-mentaux (pollution, feu de forts, sisme, inondation,dsertification, etc.). Elle permet galement desapplications dans de nombreux domaines comme l'agri-culture, la fort, l'hydrologie et les ressources en eau, les

ocans, la gologie, la cartographie, l'urbanisme, lecadastre, ou bien encore les renseignements stratgiques(la majeure partie des techniques de tldtection ad'abord t dveloppe des fins militaires).


Latldtection au servicede ltude et de la surveillancede lenvironnement plantaire

Vue densemble de la Terre NASA-MODIS

Source : Site Internet Visible Earth de la NASA,consult le 11/01/2005. http://visibleearth.nasa.gov

* Cet usage n'est pas universel. Par exemple, nos collgues russesont une dfinition beaucoup plus large de ce vocable.


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Un rapide historique

La tldtection a vu le jour avec la premire photogra-phie arienne en noir et blanc ralise par Nadar au-dessus de la ville de Paris, en 1858, partir d'un ballon.Cependant, la photographie arienne, qui a permisd'obtenir une vision globale de notre environnement, nes'est vritablement dveloppe que lors de la PremireGuerre Mondiale. Tout d'abord restreinte au domaine duvisible (longueurs donde [ ] comprises entre le violet[0,4 m] et le rouge [0,8 m]), la photographie s'est ensui-te largie au domaine du rayonnement proche infra-rouge ( entre 0,8 et 1 m). Ce n'est qu' partir des annes

1960 que son usage, jusque-l militaire, s'est tendu aux applications civiles telles que l'tude de la vgtation.C'est partir de la Deuxime Guerre Mondiale queles techniques de tldtection aroporte ont t

perfectionnes, notamment grce au dveloppement denouveaux instruments de type radar (les premiers radarsimageurs ont t raliss en Angleterre afin d'amliorerla prcision des bombardements nocturnes).La tldtection arospatiale est apparue dans les annes1960. Elle n'a nanmoins pris son vritable essor l'chelle internationale qu'avec le lancement du pro-gramme LANDSAT de la NASA (National Aeronautics andSpace Administration)en 1972. Incontestablement, lelancement du satellite SPOT par la France, avec la contri-bution de la Sude et de la Belgique en 1986, a constituune seconde date cl.

Bien d'autres programmes et lancements de satellites ontsuivi depuis, avec une amlioration considrable ralisenon seulement au niveau des satellites, mais aussi dans laconception et la varit des instruments de mesurepermettant l'acquisition de donnes d'une trs grande diver-sit, prcision et qualit. Si le potentiel de la tldtectionspatiale est d'ores et dj considrable, beaucoup derecherches restent encore entreprendre pour mieux l'utiliser.

Les principes fondamentaux de la tldtection

La tldtection utilise les proprits physiques des objets,communment appels cibles, pour acqurir des infor-mations sur leur nature et les dfinir. Elle implique uneinteraction entre l'nergie qui est transmise par le rayon-nement lectromagntique provenant d'une source natu-relle (par exemple le soleil) ou artificielle (par exemplelmission de micro-ondes) et la cible. Cette nergie estensuite capte par un systme d'observation, le capteur(embarqu bord d'un satellite), qui l'enregistre et latransmet une station de rception traduisant alors cesignal en image numrique. Le rayonnement lectroma-gntique interagit une premire fois avec l'atmosphrelors de son parcours de la source vers la cible, puis dans le

sens inverse de la cible vers le capteur. Ces interactionsinduisent des modifications du signal lectromagntiquequ'il est ncessaire de prendre en compte dans lacaractrisation de l'objet observ la surface du sol.

La tldtection au service de ltude et de la surveillance de lenvironnement plantaire 5


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Les bases physiques lmentaires

Le spectre lectromagntique etles sources du rayonnementLe spectre lectromagntique est divis en diffrentsdomaines allant des courtes aux grandes longueursd'ondes. La tldtection spatiale n'utilise qu'une partie duspectre lectromagntique tant pour des raisons techno-logiques que de transparence de latmosphre. Ce sontprincipalement les domaines du visible ( entre 0,4 et0,8 m), du proche infrarouge ( entre 0,8 et 1,1 m), dumoyen infrarouge*, de l'infrarouge thermique ( entre10 et 12 m) (rayonnement mis sous forme de chaleurpar la surface terrestre), mais galement le domaine desmicro-ondes (tldtection radar). Il existe deux typesprincipaux de tldtection, une mthode detldtectionpassive et une mthode de tldtection active (radar).Dans le premier cas, les capteurs sont passifs et mesurentle rayonnement naturel rflchi par les objets la surfacede la Terre, tandis quen tldtection active, le systmemet et reoit la fois un signal lectromagntique.

Le rayonnement lectromagntique peut tre transmispar diffrentes sources :

Le soleil (domaines du visible, du proche et du moyeninfrarouge) : les capteurs enregistrent donc l'nergiesolaire rflchie par les objets la surface terrestre. Le sol (domaine du thermique et des micro-ondes) :les rcepteurs de tldtection enregistrent l'nergie misepar la Terre partir de sa temprature. Une source dite artificielle - tldtection active -associe au capteur (c'est le cas des lasers et des radarsmicro-ondes).

Les perturbations engendrespar latmosphre sur le rayonnementLe rayonnement solaire, mis ou rtrodiffus par les objetsobservs au sol, subit des altrations ou perturbations(rfraction, a bsorption, diffusion, mission propre) deplusieurs natures lors de son passage dans l'atmosphre.Celle-ci ne laisse donc passer le rayonnement lectro-magntique que dans certaines bandes spectralesprcises correspondant des fentres . L'influence del'atmosphre est donc prendre en compte par modli-sation sur le calcul des flux mesurs par les capteurs detldtection spatiale**.

Les trois types de rayonnementlectromagntique : rflchi, mis et rtrodiffus

Le signal rflchi par les objets la surface de la Terre

Le rayonnement solaire arrivant au sol est en partie rfl-chi vers l'atmosphre par la surface terrestre et les objetsqui s'y trouvent. La rflexion du signal dpend de la natu-re de la surface et de ses proprits ainsi que de la lon-gueur d'onde. Sur des surfaces parfaitement lisses, toutel'nergie solaire est rflchie dans une seule direction,tandis que sur des surfaces rugueuses elle est rflchiedans toutes les directions (cas le plus frquent). Le flux solaire rflchi correspond ici surtout au visible et au pro-che infrarouge. Les enregistrements ne sont possibles quede jour et dans des conditions de bonne transmissionatmosphrique des rayonnements lectromagntiques.En tldtection active (radar), lnergie rflchie en direc-tion du capteur est dite rtrodiffuse.

Lnergie mise par les objetsEn tldtection passive, les capteurs mesurent l'nergiedirectement mise par les objets, dans les domaines delinfrarouge thermique, mais galement dans celui des micro-ondes. Cette nergie est fonction de la temprature etde ltat de surface des objets. Contrairement au casprcdent, les mesures du signal mis peuvent treralises de jour comme de nuit.

Lnergie rtrodiffuse par les objets

Nous sommes dans le cas de la tldtection active : le sys-tme dobservation est la fois constitu dun metteur (sour-ce artificielle) et dun rcepteur gnralement situs au mmeendroit. Le rayonnement lectromagntique qui est mis


Vue dartiste dun satellite ENVISAT ESA-DENMAN Productions

* La dfinition du moyen infrarouge est usuellement limite un domaine de lon-gueurs d'ondes o l'mission thermique propre est ngligeable ( < 5 m).**Lordinateur affiche chaque valeur numrique de limagecomme une intensit lumineuse.


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en direction de la cible interagit avec sa surface et estdiffus dans toutes les directions. Une partie delnergie est donc rflchie dans la direction du capteur :cest le signal rtrodiffus. Du fait de son principedmission-rception (indpendance par rapport aurayonnement solaire), le radar permet des enregistre-ments de jour ou de nuit, et est particulirement utiledans les zones nuageuses (indpendance des micro-ondespar rapport aux conditions mtorologiques) dans les-quelles il est souvent difficile dacqurir des donnes dans

le visible ou le proche infrarouge.lments constituant les systmes de tldtection

Un systme de tldtection est un ensemble com-prenant un vecteur , un ou plusieurs capteurs, et unensemble de moyens de contrle du systme etdexploitation des donnes acquises.

Les vecteursIl sagit dun vhicule arien (avion, voire un ballon) ouspatial (satellite) sur lequel sont embarqus des appareilsde mesure (capteurs) et d'enregistrement des donnesacquises sur les objets observs au sol. On distingue dessatelliteshliosynchrones et gostationnaires .

Les capteursCe sont des instruments de mesure permettant d'acquriret d'enregistrer des donnes sur les objets observs lasurface de la Terre, dans une ou plusieurs longueurs d'ondedonnes, puis de les retransmettre vers un systme derception. On distingue des capteurs passifs quienregistrent uniquement l'nergie solaire rflchie ou lerayonnement propre mis par les objets et des capteursactifs qui ont la fois un rle d'mission et de rceptionde l'nergie rflchie par la cible. Les capteurs sont

caractriss par : La rsolution spatiale : elle correspond la dimension duplus petit lment (Pixel) discernable la surface terrestre.Elle est intrinsquement lie la notion de dtails qu'il estpossible de discriminer dans uneimage de tldtection. La rsolution spectrale : nature des bandes spectralesdans lesquelles se feront les mesures (nombre et positiondans le spectre). La fauche : surface observe au sol (scne vise).

Du fait de leur altitude leve (36 000 km), les capteursdes satellites gostationnaires observant de larges sur-faces ne sont pas en mesure de fournir des imagesdtailles de notre plante, au contraire des capteursembarqus sur des satellites en orbite plus basse (parexemple les satellites hliosynchrones, altitude de750 km 900 km) fournissant des images dtailles maissur des rgions plus petites.

Les moyens de contrle et de rceptionUn systme de tldtection satellitaire est toujours associ un centre de mission (ou de programmation) dfinissantrgulirement les tches du satellite, un centre de contrlepour piloter le satellite, des stations de rception etd'enregistrement des donnes, un (ou plusieurs) centre(s)

de prtraitement des donnes - souvent associ(s) desstations de rception qui fournissent ainsi des produitsstandards utilisables plus aisment - et des structures dediffusion des donnes (distribution/commercialisation).


Les interactions rayonnement-atmosphre-cible

Satellite en orbitehliosynchrone

(en blanc la trace au sol,et la fauche de linstrument)


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Satellite

SPOT 5

IKONOS 2

QUICKBIRD

ORBVIEW 3

HELIOS 2A

Pliades

(2008-2009)

EROS A

ROCSAT-2

IRS-P6

RADARSAT-1

ERS 1,2

SPOT 1, 2, 3 et 4

LANDSAT 7 (ETM)

LANDSAT 4, 5

ENVISAT (ASAR)

TERRA (ASTER)

SPOT

(VEGETATION)

METEOSAT

MSG (Meteosat

Second

Generation)

ENVISAT (MERIS)

SMOS

(Fev 2007)

PARASOL

Rsolutionspatiale

2,5 m et 5 m

10 m

1m

4 m

0,60 et 0,7m

2,4 et 2,88 m

1 et 4 m

30 cm

0,7 m

2,8 m

1 - 1,8 m

2 - 5 m

8 - 20 m5,8 m

23 m

60 - 70 m

de 3 100 m

25 m

10 m

20 m

15 m

30 m

30 et 80 m

10 1 000 m

de 15 90 m

1 km

2,25 et 4,5 km

1 et 3 km

300 m

35 et 50 km

6*7 km

Rsolutionspectrale

Optique

Optique

Optique

Optique

Optique

Optique

Optique

Optique

Optique

Radar

Radar

Optique

Optique

Optique

Radar

Optique

Optique

Optique

Optique

Optique

Radar

Optique

Fauche

60*60 km

60*120 km

11*11 km

16,5 km

8*8 km

Confidentiel

21 km

12,5*12,5 km

24*24 km

24 70 km

140 km

740 km

20 500 km

100 km

60*60 km

60*80 km

185*170 km

185 km

15*5 km

405*405 km

60 km

2*2 km

Hmisphre

Hmisphre

1 150 km

1 000 km

2 400 km

Produits drivs(liste non exhaustive)

Cartes (gologiques, pdologiques, occupation

des sols, de vulnrabilit), spatiocartes , plan

d' information (rseau hydrographique, routier,

chemin de fer), modle numrique de terrain (MNT).

Cartes, spatiocartes, plans d'information, MN T



Dfense




Cartes, spatiocartes, plans d' information

Plans d' infor mation, MNT, car tes (humidit des sols,

zones inondes)

Produits de cohrence permettant de raliser (driver)

des cartes d'occupation des sols (particulirement en

zone tropicale), gologiques. Cartes d'humidit des

sols, cartes des zones inondes, MN T.

Cartes, spatiocartes, MNT, plans d'information



Cartes (gologiques, topographiques, humidit des

sols, zones inondes, pollution marine, dynamique

ctire, glaciologie), plans d'information, MNT


Produits de synthse (synthse journalire,

dcadaire), indice de vgtation (NDVI)

Produits mtorologiques, ocanographiques

et gophysiques

Produits mtorologiques, ocanographiques et go-

physiques

Produits drivs des mesures de la couleur des ocans

(cycle du carbone, gestion des zones de pche,

gestion des zones ctires)

Cartes (humidit des sols, salinit des ocans)

Cartes du bilan radiatif, observation des nuageset arosols

Caractristiques des principaux capteurs et satellites oprationnels prsents et venir (liste non exhaustive)

PanchromatiqueMultibande

Panchromatique

Multibande

Panchromatique

Multibande

Panchromatique

Multibande

Multibande

Panchromatique

Multibande

Panchromatique

Panchromatique

MultibandeMultibande

Panchromatique

Multibande

Panchromatique

Multibande

Multibande

Multibande

Multibande

Multibande

Multibande

Multibande

Multibande

Satellite basse rsolution spatiale

Satellite rsolution spatia le moyenne

Satellite tr s haute rsolution spatiale

Correspondance entre la rsolution des images satellites et les chelles cartographiques :1 000 m -> 1/1 500 000 30 m -> 1/80 000 20 m- > 1/50 000 10 m- > 1/24 000 5 m -> 1/12 000 1 m -> 1/2 000


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quoi servent les donnes issues de la tldtection ?

Un systme de tldtection n'est pas en soi un systme

autosuffisant pour gnrer une information directementutile aux utilisateurs finaux. Cest avant tout un outil quiproduit des donnes. Celles-ci sont ensuite analysesconjointement avec d'autres sources de donnes(donnes de terrain, donnes socio-conomiques, etc.)dans le but den extraire une information comprhensibleet utile pouvant tre intgre dans un systmed'information et d'aide la dcision (systme din-formation gographique).

Un systme de tldtection peut tre utilis dansdiffrents contextes, notamment dans le cadre de la luttecontre la dsertification pour laquelle il joue un rleimportant. En effet, il permet un suivi et une surveillance long terme de lenvironnement, la dtection des zones risques, la dtermination des facteurs de dsertifica-tion, laide la prise de mesures adquates de gestionenvironnementale par les dcideurs et lvaluation deleurs impacts.

Les diffrentes procdures ncessaires lobtention dimages satellitaires

Les capteurs enregistrent la rponse spectrale des objetsobservs la surface de la Terre. Ces donnes ne

constituent ni des photographies ni directement desimages. Une image satellite est forme d'une matrice depoints (pixels) deux dimensions. chaque pixel sontassocies des coordonnes et une valeur numrique

correspondant la mesure du signal lectromagntiqueenregistre par le capteur, dans une gamme de longueursd'onde donne (appele bande spectrale). Les capteurs

multispectraux enregistrent cette mesure physique dansdiffrentes bandes spectrales (ou canaux), leur nombreet leur type varient suivant les capteurs.

chaque pixel de l'image correspondent alors plusieursvaleurs radiomtriques constituant la signature spectraled'un objet un instant donn.

La visualisation des images numriques est ralise enassociant chaque bande spectrale une couleurprimaire (rouge, vert, bleu). La combinaison desdiffrentes couleurs correspondant aux diffrentes valeursd'intensit d'un pixel gnre une couleur combine(synthse additive des couleurs). On obtient ainsi descompositions colores, dont la plus utilise est dite enfausses couleurs par analogie avec les photographiesariennes infrarouges dont elles utilisent la mmecombinaison de bandes spectrales.

Deux types de prtraitement sont gnralement ralisssur les images : descorrections gomtriques (pour lesmettre en conformit avec un systme deprojectioncartographique par exemple) et descorrections rad io-mtriques (pour tenir compte des effets indsirables del'atmosphre et convertir les mesures faites depuis

l'espace en valeurs au sol ). Dautres traitementspeuvent ensuite tre appliqus afin d'amliorer lalisibilit des images ou d'extraire des informationsparticulires spcifiques une tude donne.


Contexte dun systmede tldtection


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Les images satellitaires : quel cot ?

Le prix est trs variable et dpend de la catgorie desimages, de leurs caractristiques, ainsi que de lapolitique suivie par les diffrents fournisseurs.

Deux grandes catgories sont distinguer : les imagesd'archive et les images sur programmation. Les imagesd'archive proviennent d'observations faites aupralable et conserves par les fournisseurs d'images.Elles sont mises disposition pour consultation etcommande. Depuis 1986, date du lancement du premiersatellite SPOT, la socit Spot Image a constitu unearchive de plus de 10 millions dimages ; ces archives

sont consultables au travers de leur catalogue SIRIUS.Les images sur programmation dsignent, quant elles,les futures images acquises selon les besoins et les carac-tristiques dfinis par le commanditaire. Les prix sont engnral plus chers. Le cot varie galement selon lescaractristiques des images commandes (rsolutionde l'image, nature du satellite) :

Les images trs haute rsolution permettent ladtection d'objets de lordre du dcimtre au mtre. Ellessont trs utilises dans les domaines de la dfense et delurbanisme. Elles sont fournies par les satellites militaires(dont Hlios, donnes confidentielles) et dans le domainecivil par les satellites commerciaux Quickbird et Ikonos.

Les images moyenne rsolution (de lordre dudcamtre), permettent d'effectuer une classificationdes terrains, de localiser et diffrencier les couvertsforestiers et les terrains agricoles. Elles proviennent dessatellites Landsat, Spot et ERS.

Les images basse rsolution(de lordre de lhecto-mtre au kilomtre) sont utilises l'chelle rgionaleet mondiale. Prises de manire rptitive, ellesservent assurer la surveillance des phnomnes

environnementaux, concernant par exemple le couvertvgtal, les zones ctires et les surfaces ocaniques.Les images basse rsolution proviennent des satellitesSPOT-VEGETATION, ENVISAT-MERIS, TERRA-MODIS et

NOAA. Les satellites gostationnaires (METEOSAT, MSG,GOES) observent haute rptitivit temporelle la mmezone de la surface terrestre.

Les imagesrad a r synthse d'ouverture (RSO) sontutilises pour mesurer les caractristiques physiques etgomtriques des objets observs (structure, teneur eneau, biomasse). Leurs applications sont varies :inondations, feux de fort, croissance de la vgtation,humidit du sol, labourage, dforestation, etc. Cesimages sont produites par les satellites ERS, ENVISATet RADARSAT.

Il est possible de visualiser gratuitement des imagessatellites sur certains sites Internet comme celui dve-lopp par le centre de recherche VITO (Institut belge derecherche technologique) qui distribue les produitsSPOT-VEGETATION(http://free.vgt.vito.be) . Mais engnral, pour obtenir une image satellite spcifique, ilfaut s'adresser auprs des fournisseurs d'images.Les prix, certes souvent levs, oscillent entre 1 600 et13 000 euros, mais il existe cependant des programmesd'aide la communaut scientifique, comme le pro-gramme ISIS*(Incitation l'utilisation Scientifique desImages SPOT), qui rduisent ces cots.

Dans le cadre particulier du programme ISIS, le prix acquitter par les laboratoires pour des images d'archive(dj acquises par les satellites SPOT) varie de 100 400euros, et de 500 800 euros pour des images surdemande de programmation. Il convient cependant derelativiser le cot des images en le situant dans lecontexte d'une application intgre, et en comparantce cot celui de mthodologies utilisant des sourcesalternatives. On s'aperoit alors que dans les conditionsconomiques actuelles, l'usage judicieux de la tl-dtection est le plus souvent rentable.


Vue dartiste dun satellite ENVISAT ESA-DENMAN Productions

* En 1999, travers son programme ISIS, le Centre National dtudes Spatiales(CNES) a dcid d'largir l'accs de la communaut scientifique europenne l'imagerie spatiale SPOT (hors produits VEGETATION) grce des tarifs prfrentiels.Depuis cette dcision, les chercheurs ont acquis plus de 2 500 images SPOT,dont des produits haute rsolution SPOT-5.


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Absorption : Elle est due aux diffrents gaz et particulesconstituant l'atmosphre qui absorbent l'nergie mise par le rayon-nement lectromagntique. Elle varie en fonction de la nature desgaz et de leurs proprits mais galement en fonction deslongueurs d'ondes du spectre.

Capteur : Instrument qui recueille de l'nergie provenant de lascne vise et dlivrant un signal lectrique correspondant etmesurable.

Cible : Ce terme dsigne la surface ou l' objet observ (une gran-de partie du vocabulaire utilis en tldtection reflte encore cetteorigine martiale).

Corrections gomtriques : Elles permettent d'une part depallier aux dformations dues aux mouvements du satelli te etservent d'autre part transformer une image et la reprsentersous forme de plan (projection cartographique).

Corrections radiomtriques : Corrections des mesuresenregistres prenant en compte les caractristiques propres desinstruments de prise de vue ainsi que les effets perturbateurs del'atmosphre sur la transmission du signal lectromagntique.

Diffusion : Elle rsulte de l'interaction des particules et molcules

(gouttelettes d'eau, poussires, fumes, arosols) sur le rayonne-ment lectromagntique incident et rflchi. Elle est fonction de lanature des longueurs d'onde, de la turbidit et de l'paisseur del'atmosphre (que doit traverser le rayonnement).

mission propre : L'atmosphre r-met une partie du rayon-nement qu'elle reoit du soleil, contribuant ainsi augmenter lavaleur du rayonnement lectromagntique rflchi ou mis par lasurface terrestre.

Fauche : Surface observe au sol dont la largeur varie entre unedizaine et une centaine de kilomtres en fonction du type de capteurs.

Flux nergtique : Puissance mise, transporte ou reue, sousforme de rayonnement lectromagntique.

Gostationnaire : Se dit d'un satellite dont l'orbite est gn-ralement circulaire, haute (environ 36 000 km au-dessus delquateur) et dont la position fixe permet une surveillancecontinue de notre plante du fait d'une grande rptitivitd'acquisition des images. C'est le cas des satellites mto-rologiques (METEOSAT) ou de tlcommunication (EUTELSAT).

Hliosynchrone : Se dit d' un satellite lorsque le plan contenantson orbite garde la mme orientation par rapport la direction

Terre-Soleil, et de ce fait, bnficie d'un clairement constant toutel'anne. Un satellite hliosynchrone repasse toujours laverticale d'un mme lieu la mme heure solaire : c'est le cas dela plupart des satelli tes d'observation de la Terre (SPOT, LAN DSAT).

Image : Reprsentation graphique des valeurs lectromagn-tiques mesures et enregistres sous une forme numrique.

Pixel : Picture element. Plus petite surface homogne constitutived'une image enregistre.

Photographie : Image enregistre sur une pellicule photogra-phique (raction chimique sur une surface sensible la lumire).

Projection cartographique : Processus qui consiste trans-

former et reprsenter sur une surface bidimensionnelle (plane)des points situs sur la surface sphrique tridimensionnelle de laTerre.

Radar synthse d'ouverture (RSO ou SAR en anglais) :Systme radar cohrent gnrant des images de tldtection haute rsolution.

Rfraction : Distorsion gomtrique du trajet des ondes lectro-magntiques vers la surface terrestre, due des variationsd'indice de rfraction.

Rsolution spatiale ou gomtrique : Dimension du pixel ausol. Elle a donc une dimension gographique qui conditionne lataille du plus petit lment discernable la surface du sol. Ellepeut tre assimile la distance qui doit sparer deux objets au solpour que l'on puisse les distinguer. C'est le paramtre fondamen-tal pour reconnatre les objets par leur forme.

Rsolution spectrale : Sensibilit des capteurs certaineslongueurs d'ondes du spectre lectromagntique. Elle caractrisela prcision de la mesure radiomtrique.

Signature spectrale : Rponse spectrale de l'objet ou quantitd'nergie lumineuse rflchie, absorbe par celui-ci dans lesdiffrentes longueurs d'onde.

Spatiocarte : carte ralise partir d'images satellites assem-bles (mosaque) et corriges gomtriquement dans un systmede projection et un dcoupage cartographique standardis. Produitcartographique ralis sous forme numrique ou sur papier.

Tldtection a ctive : Le systme de tldtection met et reoit la fois les signaux lectromagntiques (principe du radar).

Tldtection passive : Le systme de tldtectionenregistre seulement l'nergie rflchie ou mise par les objets

la surface du sol.

Vecteur : Vhicule arien ou spatial utilis pour transporter uneplate-forme sur laquelle sont installs les capteurs et une charge utile.


Lexique


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F orce est de constater que la dgradation des solstouche toute la plante. Ladsertification en estun processus typique dans les rgions arides etsemi-arides. Elle existe aussi dans les rgions

humides*mais le phnomne reste moins tendu. Dansles contextes graves, elle aboutit un tat de dgradationdes terres irrversible en lespace d'une gnrationhumaine (25 ans). Elle se traduit par un changement dumilieu dont les surfaces subissent des modifications lafois de la couverture vgtale et des sols. Les facteurs dedsertification sont d'ordre naturel et anthropique. Oncherche associer ces facteurs desindicateurs permet-tant d'valuer le risque potentiel de dsertification ou lagravit de la dsertification d'une aire donne, une foiscompris les processus qui caractrisent ce phnomne.Ces indicateurs permettront d'alerter et d'aider les autoritslocales ou nationales entreprendre des actionsadquates concernant la gestion de l'environnement.Le rle de la tldtection dans ce contexte est depermettre via des variables drives l'valuation de cesindicateurs, notamment ceux d'ordre physique etcologique, et ainsi de dterminer les processus de

dsertification.

Tout l'art de la tldtection consiste transformer desmesures physiques obtenues sur des surfaces eninformation. Les donnes de tldtection doivent donctre talonnes et transformes en variables drives,utilises pour valuer les indicateurs de dsertification. Lesinformations ainsi construites comprennent en particulierla rugosit des surfaces, l'albdo, la temprature desurface, la couverture vgtale (recouvrement et tatphnologique) et l'humidit du sol.

La rugosit permet de quantifierlirrgularit de surface

La rugosit est un paramtre permettant de quantifierl'irrgularit d'une surface. Plus une surface estirrgulire, plus elle est dite rugueuse. La mesure de la

rugosit se fait en gnral par tldtection radar. Le radarmet des micro-ondes et mesure la puissance avec la-quelle un objet les reflte (rtrodiffusion). Plus la surfacede l'objet est irrgulire, plus la rtrodiffusion est forte.


Latldtection appliqueau suivi de la dsertification

Cinq variables drives pour valuerles indicateurs de la dsertification :rugosit, albdo, temprature de surface,humidit au sol, indice de vgtation

Paysage de savane soudanienne,

saison sche froide, couleur d'automne. Mali. Vincent Robert IRD

La dsertification traduit un processus anthropique et concerneen particulier les activits conomiques de production et de consom-mation. La Convention des Nations Unies sur la lutte contre la dser-tification, adopte Paris en 1994 et ratifie 10 ans plus tard par190 pays, est la fois une Convention denvironnement et de dve-loppement. Elle dfinit le processus de dsertification aux chellesrgionales et locales comme la dgradation des terres dans les zones arides, semi-arides et sub-humides sches par suite de divers facteurs,parmi lesquels les variations climatiques et les activits humaines . Ladsertification dsigne donc le dclin irrversible ou la destructiondu potentiel biologique des terres et de leur capacit supporter ou nourrir les populations. Ce processus met en avant la ncessitdaccrotre le niveau de vie des socits les plus vulnrables en pren-nisant le support de leur activit, la fertilit des terres, ou en trouvantdautres activits qui soulagent la pression sur les terres. La dserti-fication est indissociable de la question du dveloppement durable des

zones sches. Comme en tmoignent les annexes de la Convention,cette notion sapplique sur tous les continents, principalement auxaires sches dans lesquelles aridit et scheresse sont deux donnesclimatiques courantes.

Daprs Requier-Desjardins et Caron, 2005.

Zoom

* Par exemple dans certaines zones tropicales, la dforestation suivie d'un lessivagedes sols par les pluies met nu des socles rocheux infertiles.


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Lalbdo, ou la quantit dnergie solaire

renvoye dans latmosphreL'albdo est le rapport de la quantit de lumire rflchiepar un objet sur la quantit de lumire qu'il reoit. Il estexprim par un nombre compris entre 0 (aucune lumirerflchie) et 1 (toute la lumire est rflchie) ou bien parun pourcentage. Lalbdo joue sur les quilibres nerg-tiques et sur le bilan radiatif dans la mesure o il contrlela quantit dnergie solaire renvoye vers latmosphre.

L'albdo peut varier durant l'anne pour une mme airegographique par suite de phnomnes physiques (oudeffets indsirables tels que la prsence de nuages surdes images basse rsolution). Linterprtation de cettevaleur et de ses variations temporelles et spatiales,conjointement dautres variables observables, apportede linformation sur les processus de dsertification. Eneffet, lalbdo dun sol nu dcrot lorsque sa teneur en eaucrot. De mme lalbdo dun sol couvert de vgtationdpend du taux de couverture vgtale et de son activitchlorophyllienne.

De nombreux travaux ont cherch tudier les relationsentre albdo et dsertification (essentiellement les rela-tions entre lalbdo et les fluctuations du couvert vgtal

des rgions arides ainsi quavec les modles climatiques).Si ces fluctuations ont t mises en vidence lchellecontinentale, la nature de leur impact sur le climat estencore discute.

La tldtection applique au suivi de la dsertification

ExempleUtilisation d u par amtr e rugosit La Terre vue dun r ada r al timtr e :topogr aph ie des terres et b athymtri e des ocans

Cette carte a t tablie partir dedonnes issues du satellite europenERS-2 par lESA (European Space Agency ).

Cette illustration est disponible en couleur dans le cahier central.

E S A / E R S

Relation entr e albdo et vgtation au Ma li

Ces deux courbes montrent les fluctuations de l'albdo au Sahel

(Mali). Les donnes proviennent du satellite SPOT-VEGETATION etconcernent deux points 400 kilomtres d'cart. Elles illustrent lecas d'un sol nu et le cas d'un sol avec vgtation. Dans le premiercas, l'albdo diminue autour du mois de juillet, pendant la priodedes pluies. Dans le second cas, lalbdo visible diminue en juillet tan-dis que lalbdo PIR (proche infrarouge) reste stable. Cela est d audveloppement de la vgtation pendant la saison des pluies quiabsorbe le rayonnement visible pour la photosynthse.

Donnes issues des satellites VEGETATION 1 / SPOT4 et VEGETATION 2 / SPOT5(2002-2003).

Source : Projet FP5/ CYCLOPES (INRA [Institut National de la Recherche Agronomique],Mdias-France, Cnes, Mto-France et Noveltis) : CYCLOPES est un projet cot partag(contrat EVG1-CT-2002-00076) cofinanc par la Direction Gnrale Recherche de laCommission europenne au sein des activits de Recherche & Dveloppement du sous-programme Environnement et Dveloppement Durable (5me Programme Cadre).

Exemple

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Fluctuation de lalbdo au Sahel Mdias-France


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La temprature de surface varie en fonctionde la nature du sol et de son occupation

La temprature de surface rsulte des changes d'nergieayant lieu au-dessus et au-dessous de cette surface. Elleest donc en partie lie lalbdo, la temprature de lair et lefficacit des changes thermiques. Elle est estime parla mesure du rayonnement infrarouge thermique mis(longueur d'onde comprise entre 10,5 et 12,5 m - tl-dtection passive). Sa valeur dpend de la nature du solainsi que de son occupation. En effet, dans les mmesconditions dclairement et de climat, un sol sableux ourocheux n'a pas la mme temprature dquilibre touteschoses gales par ailleurs. Il en est de mme pour un solnu ou avec un couvert vgtal. Les conditions hydriquesobserves prs de la surface tudie peuvent aussi lamodifier. L'heure d'observation est aussi importante. Eneffet, le soleil tant la source principale de rchauffement,une image acquise le matin prsente dans l'ensemble destempratures de surface moins leves qu'une imageacquise dans l'aprs midi. Ainsi, grce aux satellites go-stationnaires (de type mtorologique), il est possible desuivre lvolution de la temprature de surface et decaractriser ainsi linertie thermique locale.

Lhumidit du sol, un paramtre dalertepour la dsertification

L'humidit du sol ou la teneur en eau de surface, estdfinie par la quantit d'eau contenue dans les dix premiers centimtres du sol. Elle peut tre estime parradar (tldtection active) et elle est lie la tempratu-re de surface. Elle conditionne les changes avecl'atmosphre par l'intermdiaire du bilan d'nergie lasurface du sol (trs diffrent sur une surface sche ou surune surface humide), mais galement la mise en place dupeuplement vgtal (germination des semences,mergence, implantation du systme racinaire, etc.).Son valuation est donc importante en hydrologie et enagronomie, et constitue un paramtre d'alerte pour ladsertification.

Variat ion de la tempr ature de surfacesur u ne jour ne selon le t ype de surf ace

La temprature de surface varie en fonction de la nature et deloccupation du sol. Lheure de la journe a galement sonimportance avec un pic de temprature 14 heures, cest--direquand le soleil, source principale de rchauffement, est sonznith.

Daprs :Remote Sensing: Principles and Interpretation. 2/e by F.F. Sabins. 1987 by W.H. Freeman and Company. Used with permission.

Utilisation du para mtre hum idi t du sol en Europ e

Une cartographie de l'humidit des sols a t dduite des mesuresprises par le satellite ERS (janvier 2000) en Europe. L'information estexprime de faon relative en pourcentage, 0 % reprsentantdes terres sches et 100 % des terres trs humides.


Source : aimablement communiqu parlInstitute of Photogrammetry and Remote sensing, Vienna University of Technology.

Exemples


Humidit du sol en Europe - Satellite ERS (Janvier 2000)


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La dsertification est le rsultat de nombreux processusliant causes anthropiques et naturelles et dont lesfacteurs profonds sont souvent lents. La modlisation deces processus diverses chelles a pour objectifs lalerteprcoce, la conception de mesures de lutte et lvaluationde leur efficacit. Ces modlisations doivent sappuyersur des observations caractre socio-conomique etphysique, sur le terrain mais aussi par lobservation depuislespace, travers les variables drives dj dcrites.

Deux processus majeurs sont plus particulirementabords dans ce dossier et dont certaines caractristiquessont facilement accessibles lobservation spatiale :

Le suivi de la couverture vgtale (essentiel pour lascurit alimentaire et comme traceur potentiel de lafertilit du sol) ; La modification de composition des surfaces et de lacouverture des sols.

Ltude de ces processus partir dimages satellites

ncessite de tenir compte des cycles des saisons et despisodes pluvieux *.

Le suivi de la couverture vgtale au traversde trois variables : la vgtation verte,la densit des arbres et la biomasse

La vgtation verte

La diminution du couvert vgtal joue un rle importantdans le processus de dsertification. Le suivi de lavgtation verte, facilement entrepris par satellite grce aux indices de vgtation, a fait lobjet de nombreux travaux. Ainsi des images basse rsolution acquises quotidien-nement par les satellites permettent de calculer des valeursmoyennes de lindice de vgtation par dcade. Ltat des

ressources vgtales et les zones risque peuvent ainsi tredtects. Il est alors possible, le cas chant, de provoquerune alerte afin de tenter dviter datteindre un stade dedgradation avance de ces ressources.

La tldtection applique au suivi de la dsertification 15

ExempleLes indices de vgtation au niveau mondial

Une synthse mondiale des indices de vgtation a t ralisepar EOWorks partir des donnes issues de Spot Vegetation-NDVI (03/ 1999). La gamme de couleurs exprime des valeurscroissantes de lindice du jaune au vert.

CNES 2004Image distribue par VITO


Quels sont les processus observablesgrce ces paramtres ?

*D'une manire gnrale, les surfaces humides sont moins rflchissantes que cesmmes surfaces l'tat sec.


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ExemplesUtilisation des indices de vgtation :la carte des zones ar ides afri cain es

Les indices de vgtation (NDVI) pour la premire dcade davril2004 proviennent de donnes issues du satellite NOAA-AVHRR. Pluslindice est lev, plus le couvert vgtal est dvelopp.

Source : Donnes issues de la NASA GSFC (Goddard Space Flight Center), GIMMS(Global Inventory Modeling and Mapping Studies) ; Carte ralise par le projet

FEWS-NET (Famine Early Warning Systems Network ) du Centre de donnesdu systme dobservation des ressources terrestres (USGS EROSData Center,United

States Geological Survey-Earth Ressources Observation System).Travail financ par lUSAID (U.S. Agency for International Development).


Au Sahel, la couverture vgtale est domine par des graminesannuelles qui forment une grande partie des ressources pastorales. Lecentre AGRHYMET (CILSS, Comit permanent Inter tats de Luttecontre la Scheresse au Sahel) cr depuis 1974, ralise actuel-lement un suivi des pturages l'chelle rgionale et transfert lesinformations aux dcideurs nationaux. Cela permet de dtermi-ner les aires de pture risque, et en cas de ncessit, de pro-voquer une alerte afin de modrer l'exploitation de ces aires etd'viter leur dsertification. Ltat des ressources pastorales estvalu en estimant la biomasse partir des valeurs dindices de

vgtation cumuls. Ces donnes sont galement regroupes pourla zone sahlienne dans le rapport mensuel du Systme MondialdInformation et dAlerte Rapide (SMIAR) de lOrganisationdes Nations Unies pour lalimentation et lagriculture (FAO).

Des techniques similaires sont applicables dautres zonespastorales semi-arides riches en plantes cycle annuel, dontcelles dAsie centrale.Au nord du Sahara, le suivi de la vgtation est plus difficile cause de la dominance de steppes petits buissons ligneux bas.De plus, une bonne partie de lanne la vgtation est faiblementverte, voire pas du tout pendant les priodes trs sches. L'indicede vgtation est alors peu utilisable pour estimer la variation ducouvert vgtal.

Centre rgional AGRHYMETSource : Projet AP3A, Projet Alerte Prcoce et Prvision des Productions

Agricoles, Centre rgional AGRHYMET, Niamey, Niger


Cartes annuelles de biomasse herbace sur la zone pastorale du Burkina Fasopour 1999 et 2000 (noter la diffrence entre les deux situations annuelles).

Suivi d e la b iom asse herb ace en zone pa stor ale, Burk ina Faso


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Suivi de bi oma ssedans la zone ouest-sahlienne

Lestimation de la biomasse vgtale (partie arienne) est base surlutilisation des donnes mtorologiques combines avec celles dudiffusiomtre ( travers un modle). Dans la zone sahliennecouverte par ltude, on constate une forte diffrence de distributionde la biomasse entre les deux annes : 1994 (humide) et 1997(sche). Cette mthode applique l'ensemble de la bandesahlienne prsente sur cette figure, a t valide sur le terrain de

la rgion du Gourma au Mali.

L'chelle de couleur va de :0 (blanc cass) 3 000 kg de matire sche par hectare (marron fonc).

Daprs Jarlanet al.,2003.


Exemple

La densit des arbres

Cest un critre utilis sur le terrain, notamment dans lessavanes boises. Les satellites trs haute rsolutionspatiale permettent actuellement de dtecter les arbres

individuellement et de suivre lvolution de la densitdun peuplement arbor. Ainsi dans les zones arides duNouveau-Mexique, des comparaisons entre des imagescommerciales actuelles et danciennes images desatellites militaires dclassifies ont mis en vidence uneaugmentation trs significative du nombre darbres surune priode de trente ans. Une tude du mme type, maisutilisant des photos ariennes, a montr un recul despeuplements darbres vers le sud dans le Sahel ouest-africain. Nanmoins, cette mthode ne peut treapplique de vastes surfaces cause du cot levd'acquisition et d'analyse des images haute rsolution.

Le suivi global de la biomasse

Si les indices de vgtation obtenus partir des imagesdes satellites capteurs optiques nous permettent desuivre le dveloppement de la vgtation verte dessurfaces continentales, dautres mthodes lchellecontinentale ont t dveloppes partir des mesuresdans le domaine des micro-ondes. Ainsi, les mesuresralises par le capteur diffusiomtre bord des

satellites ERS (domaine des micro-ondes) sont enrelation avec la teneur en eau des surfaces terrestres.Les variations mesures sont particulirement fortes dans

le Sahel africain entre la saison sche et l'hivernage.Ces donnes permettent ainsi de suivre les variationssaisonnires d'humidit de surface et de biomassevgtale.


Production vgtale arienne sur la zoneouest sahlienne (-18E/18E et

13.5N/20N) value par le diffusiomtredes satellites ERS pour deux

annes contrastes CESBIO 2003

Campement de pasteurs peuls sur un reg ensabl par l'erg ancien (Inchirien,

22000 BP). Nord Oursi,Burkina Faso.Jean-Claude Leprun IRD


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La modification de la composition des surfacessableuses et le transport olien :deux processus observables par tldtection

La production primaire dun milieu dpend principale-ment des prcipitations et de ltat des terres. Le suivi

et la modlisation partir des donnes de tldtection,tentent dapprocher des indicateurs significatifs, tels quelefficacit cologique, le bilan de croissance et laconsommation deau. La perte de qualit des terres peutainsi tre dcele indirectement.

La modification de composition des surfaces des solspeut seffectuer de diffrentes manires, plus ou moinsfacilement observables par tldtection, grce desvariables telles que leurrflectance et secondairementleur rugosit.

Lpuisement des sols par des mthodes culturalesinadaptes ou par surpturage peut se traduire par deschangements subtils de couleur et/ou dalbdo quilconvient dinterprter avec prcaution. Dans beaucoupde cas, cela se traduit de fait par une diminution du cou-vert herbac (pturage ou vgtation cultive), ce qui nousramne lobservation du processus dcrit auparavant.

Le surpturage peut, dans certaines zones o il est par-ticulirement intense (notamment au voisinage despoints deau), se traduire par un pitinement importantdes sols qui modifie la signature spectrale et lalbdo(qui devient gnralement plus lev). Ces zones loca-

lises sont assez facilement identifiables par tl-dtection, dautant plus quelles ont souvent unemorphologie particulire (chemins convergents vers lespoints deau).

La salinisation des sols se traduit galement par uneperte de productivit primaire et elle est donc perueindirectement travers le processus dcrit plus haut. Il estrare que ce phnomne modifie la signature spectrale dunsol au point de le rendre identifiable sans ambigut par sasignature spectrale. Il existe cependant des cas extrmes

dans lesquels le sel affleure et est donc observable sur desimages haute ou moyenne rsolution. Tel est notammentle cas de lAsie centrale o existent des zones (gnrale-ment danciennes mares) actuellement compltementtransformes en crotes salines (effet conjugu dudrainage du sel dissous et du fait que lalimentation en eaune compense plus lvaporation) trs facilement observa-bles par tldtection (couleur blanche, fort albdo).

Sols et roches peuvent tre couverts de matriaux dpossou en transit, souvent transports par le vent(poussires - limons, sables ensablement) ou par leau(zones inondes). Ces matriaux sont rods et peuventgalement mettre nu des matriaux sous-jacents decomposition diffrente. Le transport olien joue un rleimportant dans le phnomne de dsertification. Sous saforme la plus spectaculaire, il peut conduire la for-mation ou au dplacement de dunes de sable, visibles parleur forme et leur signature spectrale (images SPOT,LANDSAT, IRS). De manire plus subtile, il peut conduire des dpts de sable qui peuvent envahir ou recouvrirchamps, infrastructures et habitations. Ce mcanismepeut donc provoquer des dgts socio-conomiquesautres que la dsertification proprement dite. Lrosionolienne peut tre freine par la vgtation (ligneuse et

herbace) qui stabilise le sable localement et contribue freiner le vent par sa rugosit arodynamique ;rciproquement, le surpturage et la dforestationpeuvent acclrer les processus de transport olien.


Berger accompagnant son troupeau un point d'eau.Burkina Faso.

Marc Bournof IRD


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Exemple

L'utilisation de la tldtection dans ce contexte s'effec-tue diffrentes chelles. Une vue densemble met envidence les grands courants oliens qui relient parexemple le Sahara et le Sahel (exemple de la circulationolienne Sahara-Sahel). l'chelle rgionale et locale, ellepermet d'observer les mcanismes d'ensablement, quipeuvent provoquer la dsertification par perte de quali-t des sols, mais aussi des dgts sur les infrastructureset le rseau de transport. Une analyse des photographiesariennes est nanmoins ncessaire pour complter etaffiner la comprhension de ces phnomnes.

L'rosion olienne se dcle galement par la frquencedes vents de poussires observables par des systmes telsque METEOSAT, NOAA-AVHERR et VEGETATION. Lesvents de poussires entranant une perte de matires fines,on peut en dduire une caractrisation de la dgradationdes sols. Les satellites faible rsolution permettent ga-lement d'observer le transport de matriaux sur de trsgrandes distances partir de ces zones. Dans ces cas,l'tude des modifications environnementales se fondeprincipalement sur l'observation des textures et desstructures. Ces observations sont ralises de manirevisuelle par un chercheur form ces techniques. Letraitement informatique souvent utilis dans unsystme de tldtection, s'avre ici moins fiable pour lesuivi de la dgradation de l'environnement dans les airessches (sableuses). Les dunes d'rosion ou les dunesd'accumulation, par leurs signatures spectrales identiques,ne sont pas diffrencies par une analyse numrique.


Observati on spatia le du p rocessus olienet densablement en Mauritanie

1- Voie ferre de la Socit Nationale Industrie Minire(Nouadhibou-Zourate)

2- Section de la voie menace d'ensablement3- Aire de transit olien par saltation, voiles sableux

et difices barkhaniques*4- Barkhane* avec allongement de l'aile senestre

sous l'influence du courant olien littoral5- Barkhane* avec allongement de l'aile dextre

sous l'influence de l'harmattan.

* NDLR: Barkhane - dune de sable mobile, sous forme de croissant,et dont les crtes pointent vers la direction du vent.

Les arrivages sableux continuels sur la voie ferre entranent l'usurerapide des rails et lorsque ceux-ci ne sont pas remplacs temps,des draillements rguliers spectaculaires ont lieu.

Lgendes :

Photo de gauche :Vue de lespace Aire de rencontre entre le courantocanique N - S et l'harmattan NE SW, Mauritanie(Extrait de l'image SPOT 1 P 021-313 au 1 : 100 000). Aimablement communiqu par M. Mainguet et F. Dumay (LGZD,Laboratoire de Gographie Zonale pour le Dveloppement). Photo de droite :Vue de terrai n Arrivage barkahnique menaant la voieferre Nouadhibou-Zourate, Mauritanie Frdric Dumay


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Exemples

Cette image METEOSAT 4 infra-rouge du

3 janvier 1992 (METEO France CMSLannion) permet grce son chelle au1/ 26 0 00 0 00 d' observer l'chelleglobale une tempte de poussires et desable qui s'tire sur plus de 3 000 km, de laDpression de Qattara (27N, gypte) auGolfe de Guine (5N) la limite entre lafort et la savane. partir des rflectances,ont t cartographies les liaisons assurantla continuit entre les grands ergs du Saharaet du Sahel et le rle des diffrentsobstacles sur le cheminement olien des

particules sableuses.Daprs Mainguet et Dumay, 1995.


Dtection d e lr osion oli enne pa r ob serva tion d es vents de poussires et de sab le

Cette figure illustre le cas particulirement grave des rgions environnant la mer dAral(Asie centrale). On sait que la consommation abusive deau pour lirrigation, jointe des technologies dsutes, a conduit une trs forte baisse du niveau de ce lac.En svaporant, le lac dAral laisse un dpt salin infertile, aire compltement dser-tique, dont l'albdo est trs facilement reprable sur des images basse, moyenne et hautersolution (satellites NOAA-AVHRR ou SPOT-VEGETATION). Ce dpt est trssensible l'rosion et au transport olien qui propagent ces particules en rendantinfertiles les sols atteints. Ceci peut tre interprt comme un cas extrme desphnomnes dapparition de crotes locales de salinisation dans cette rgion.

Aimablement communiqu par le Pr. E. Zakarin,National Center for Radioelectronics and Communication

of the Republic of Kazakhstan(NCREC)dans le cadre d'une coopration avec Mdias-France.

Observation par tldtection faiblersolution de lancien lit assch de la mer

dAral (Asie centrale) et dpisodes detransport olien (19/09/98 et 09/04/02)

Dtection d rosion et d e tra nsport olien :la mer dAral


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La tldtection applique au suivi de la dsertification

Indicateur : Paramtre synthtique servant valuer les changementsenvironnementaux lis au processus de la dsertification. Ils peuventtre quantitatifs ou qualitatifs.

Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) :Rapport

(proche infrarouge - rouge/ proche infrarouge + rouge).

Rflectance : Rapport de l'intensit du rayonnement rflchi aurayonnement incident sur une surface (cible).

Lexique

21

Plateau du Tagant. Ce plateau trs anciennementpeupl,se prsente comme un ensemble

htrogne de falaises, de crtes,de massifs,entrecoups de plaines alluviales et de dfils,

o se trouvent les oasis et les palmeraies.N'Beika.Plateau du Tagant,Mauritanie.Jean-Jacques Lemasson IRD


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La tldtection est un outil dobservationspatiale qui permet ltude et le suivi de sites diffrentes chelles. Cette varit est illustredans ce chapitre par deux exemples : le site testde Menzel Habib en Tunisie prsaharienne a fait lobjet

dobservations rptitives depuis 1970 (projet CAMELEO,Changes in Arid Mediterranean Ecosystems on the Long term and Earth Observation/Changements dans lescosystmes mditerranens arides sur le long terme etobservation de la Terre, 1997-2001) et le projet ROSELT,Rseau dObservatoires de Surveillance cologique LongTerme, projet interdisciplinaire lchelle rgionalecircumsaharienne men par lInstitut de recherche pourle dveloppement (IRD) dans le cadre des programmesde lObservatoire du Sahara et du Sahel (OSS).

Parmi les sites qui ont fait l'objet de recherches sur ladsertification en Afrique, celui de Menzel Habib dans lesud de la Tunisie fait l'objet d'observations continuesdepuis les annes 1970, particulirement par lacommunaut scientifique franaise et francophone et sespionniers dans cette thmatique. Ce site a fait l'objetd'expriences de suivi par tldtection, et d'une tudercente sur les indicateurs cologiques long terme, il estun des observatoires du programme ROSELT.

L'observatoire de Menzel Habib

Avec des prcipitations annuelles trs irrgulirescomprises entre 100 et 200 mm, la rgion de Menzel Habibdans le sud de la Tunisie est constitue de sols sableux etsablo-limoneux couverts d'une steppe ligneux bas,typiques des rgions arides de la bordure nord du Sahara.

Sous l'influence conjugue d'une priode de scheresse etde la mise en cultures de terres jusqu'alors rserves aux

parcours, cette rgion a connu des phnomnes dedsertification particulirement intenses durant les annes1980. Ils ont t combattus par un programme de luttecontre la dgradation des terres et l'ensablement.

Des mthodes de surveillance par tldtection ont ttestes et dveloppes dans cette rgion notamment dansle cadre de programmes de recherche euro-mditer-ranens tels que le projet CAMELEO partir duquel a textrait ce qui suit.

Hormis les reliefs qui bordent cette plaine, portant dessols squelettiques sur des roches sdimentaires dures,presque tous les sols sont dvelopps sur des matriaux oliens, lss pri-dsertiques et sables fins, enrichis enlments solubles hrits des dpts gypseux et sals sous- jacents. La matire organique y est trs peu abondante,mais de faibles quantits lies l'activit biologique desurface donnent une certaine cohsion aux sables(crotes algales, par exemple).

La vgtation naturelle est domine par les buissons basligneux (champhytes) et des plantes annuelles sedveloppent rapidement aprs les pluies qui surviennentmajoritairement en hiver. cela s'ajoute les culturesannuelles (orge et bl dur), et l'arboriculture (avec une

densit de plantation trs faible). La vgtation n'est doncverte qu'une partie de l'anne, le plus souvent lespremiers mois, et elle est globalement trs peu couvrante.Les sols dominent la surface.


Quelques exemplesdutilisation de la tldtection diffrentes chelles

Surveillance dune zone steppique sableuse :un exemple en Tunisie prsaharienne

Oued El Akarit situ une trentaine dekilomtres au nord de Gabs,Tunisie.

Jean-Pierre Roset IRD


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Quelques exemples dutilisation de la tldtection diffrentes chelles 23

Localisation et pluviomtr ie an nuelle,Menzel Ha bib , Tuni sie

Sur cette priode de trente ans, la moyenne des prcipitationsannuelles est de 180 mm, on constate des annes plus humides jusqu'en 1980, puis des annes plus sches entrecoupesd'annes pluvieuses de pluviomtrie suprieure 250 mm,comme par exemple en 1990.

Daprs Jauffret, 2001.

Carte de situation de la zone test deMenzel Habib en Tunisie prsaharienne.

Carte adapte daprs Floret et Pontanier, 1982.

Variation des prcipitations annuelles Menzel Habib,Tunisie (1970-2000).

Lapproche dveloppe par la recherchepour le suivi de la zone de Menzel Habib

L'utilisation des images de tldtection a t fonde surl'tablissement des relations entre les caractristiques dessols et de la vgtation composant les surfaces observesau sol et la rponse spectrale de ces surfaces mesure parles capteurs optiques des satellites. Ainsi sur le terrain, la description cologique de l'tat de la surface(composition et organisation du sol, nature de la phno-logie, abondance de la vgtation) ont t associes desmesures des valeurs de rflectance ralises avec un

instrument portable. Il a t ainsi dmontr que, danscette rgion, l'indice de vgtation est mal corrl avec lecouvert vgtal global. Le taux de couverture vgtale(indicateur trs important pour le diagnostic de la

dsertification rendant compte de l'abondance desplantes prennes ligneuses) affecte globalementl'intensit du signal. Sur un sol donn, une steppe plusdense apparat donc plus fonce sur l'image satellite (lienavec l'albdo).

De plus, comme la vgtation est gnralement peucouvrante, les mesures de rflectance sont trs fortementinfluences par les proprits des sols, et en particulier leurcouleur. Un indice de coloration driv des mesures dansles bandes spectrales visibles a t propos : plus il est lev,plus les sols sont colors (sable par exemple) et des valeurs

faibles correspondent des sols gristres (gypses parexemple). Ainsi, ces deux critres, albdo et couleur, ontt utiliss pour suivre l'volution de l'tat des surfacesdans le temps et diagnostiquer les tendances.


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Suivi de l'volution des sols et de la vgtation

Lorsquune tude se situe lchelle dune rgion, lesimages haute rsolution simposent. Une sried'images Landsat a t acquise sur la plaine de MenzelHabib (steppe sableuse), une image par anne et lorsquecela a t possible la mme saison pour minimiser lesdiffrences de rflectance dues aux variations de lahauteur du soleil. Les images de printemps ont tprfres pour saisir la vgtation au moment de sonmaximum. Pour les rendre comparables, elles ont tcorriges des points de vue de la gomtrie (renduesempilables pixel pixel) et de la radiomtrie (valeurs despixels converties en rflectance au sol pour chaque image).

Les photographies ci-dessous illustrent le rsultat pourquatre dates o les diffrences sont particulirementcontrastes. La combinaison des deux types dimagesLandsat MSS plus anciennes et Landsat TM plusrcentes permet de couvrir une priode de 23 ans.Les images sont reprsentes en composition colorestandard ( fausses couleurs ) o la vgtation verteapparat en rouge. Deux photographies de terrainreprsentant une steppe sableuse dans un tat normal et dgrad viennent complter cette illustration.La dgradation par diminution du couvert vgtal setraduit dans ce cas par une mobilisation du sable(ensablement).

Les diffrences correspondent des modifications de ltat dessurfaces au sol. La zone couverte par chaque image est de 30 x 24 km. Image Landsat MSS du 04/ 19 76En 1976, la plaine de Menzel Habib, borde de reliefs au sud-est etsud-ouest (gris), est domine par une steppe sableuse au centre (beige)et des cultures annuelles (rouge) vers la priphrie et dans les

dpressions (taches rouge vif). Image Landsat TM du 04/ 198 9En 1989, la scheresse a entran une diminution des cultures et uneextension spectaculaire des sables mobiles (jaune clair) : la rgion est dsertifie . Image Landsat TM du 03/ 199 3En 1993, quatre ans plus tard, les effets des mises en dfensapparaissent clairement sous forme de trapzes sombres au milieu deszones sableuses, alors que les cultures annuelles sont intensifies(pointills rouges). Image Landsat TM du 03/ 199 9En 1999, les zones de sables mobiles ont compltement rgress etla situation semble bien contrle, le paysage parat entirementdcoup en parcelles de diffrents usages, de nouvelles mises en dfensont t installes dans les dernires zones de dunes.


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Dgr ada tion par d imin ution de couvert vgtalde la stepp e sab leuse de Men zel Hab ib, Tunisie

Vue de terrain

R . E

s c a d a f a l

I R D

Images satellites

tat normal tat dgrad

Image MSS 04/76 Image TM 04/89

Image TM 03/93Image TM 03/99

Quatre im ages Land sat d e la rgion de Menzel Habib (Tunisie)gorfrences et intercalibres (1976,1989, 1993,1999)

Richard Escadafal IRD

R . E

s c a d a f a l I R D


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Synthse cartographique de l'volution du milieu

Lobservation de sries dimages, si elle permet decomposer un film des diffrents tats des surfaces, nesuffit pas dfinir les tendances long terme et diagnostiquer la dsertification ou la restauration dumilieu. Lanalyse doit porter sur une srie suffisammentlongue et dgager une synthse en termes de tendances,en tenant compte des variations climatiques.

Pour dterminer ces tendances long terme, plutt que dese focaliser (comme dans beaucoup dessais de suivi dela dsertification) sur la biomasse qui est trop faible icipour que ses variations soient aisment dtectables, cestltat des surfaces en gnral qui doit tre surveill longterme.

En utilisant les indices de brillance et de coloration pources surfaces faible couvert vgtal, complts parl'indice de vgtation pour distinguer les couverts les plusactifs, chaque image est classe selon une lgende trssimple base sur le type de sol et la densit du couvert

vgtal. Le pourcentage occup par chacune de cescatgories a t suivi en fonction du temps pourdiagnostiquer l'volution du milieu (stabilit, dgra-dation ou amlioration).

Transposition de cette mthode dautres contextes

Cet exemple dans le sud tunisien illustre l'utilisation desimages satellitaires pour la surveillance d'une rgionsteppique sableuse. La dsertification svit aussi dansd'autres milieux tel que le sud du Sahara o elle semanifeste diffremment, par la rarfaction des ligneux par exemple. Le suivi par satellite doit donc tenircompte des caractristiques cologiques des milieux surveills et s'appuyer sur la connaissance des processussur le terrain. C'est la condition indispensable pourpouvoir interprter les changements d'tats de surface etpour diagnostiquer l'tat : dgradation, stabilit ourestauration des milieux. La multiplication des satellites etdes capteurs augmente la densit et la diversit desinformations acquises depuis l'espace. L'enjeu est alors

d'exploiter cet ensemble au mieux pour une sur-veillance prcise au meilleur cot, alimentant dessystmes d'alerte prcoce qui seuls intressent vraimentles gestionnaires des territoires concerns.

Quelques exemples dutilisation de la tldtection diffrentes chelles 25

Synthse de l'volution de l 'ensablem entde la zone de Menzel Hab ib (Tunisie)entre 1989 et 1999

Richard Escadafal IRD

Cette figure illustre une des synthses obtenues en analysant lestendances observes sur des images classes sur cinq dates (entre1989 et 1999), et concernant les surfaces ensables (sables mobi-les non fixs, dunes, etc.). Il existe une diminution de la surface deszones ensables (dunes mobiles) au profit des surfaces sables fixset des cultures.

Les images satellites ont ainsi mis en vidence une amlioration del'tat du milieu entre 1989 et 1999. Les efforts de fixation des sablesmobiles qui avaient envahi la rgion pendant la dcennieprcdente ont port leurs fruits ; la surveillance par tldtection apermis de quantifier sur de larges tendues cet effet qui a bien srt aussi observ localement sur le terrain.


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Utilisation d'images satellitairespour le suivi de la faune

Dans le cadre du Rseau dObservatoires de Surveillancecologique Long Terme (ROSELT) de lObservatoire duSahara et du Sahel (OSS), des images ASTER (NASA) ontt utilises sur lobservatoire de Oued Mird (Maroc) pourmettre au point un dispositif de surveillance de la faune,en se basant sur lintgration de concepts et demthodes issus de lcologie du paysage et de la biologiedes populations (Baudat, 2003).

La cartographie intgre du milieu naturel mise au pointpermet de travailler diffrentes chelles : du paysage aubiotope puis lhabitat. Il est alors possible de surveillerlvolution des paysages, chantillonner les peuplementsanimaux selon lesbiotopes et prendre en compte desproblmatiques spcifiques lies aux habitats despces

particulires.En ralisant une cartographie des biotopes, un plan estconstruit sur lequel est applique une mthodedchantillonnage stratifi choisir en fonction dupeuplement animal tudi. Lintgration de ces donnesdans un systme dinformation gographique (SIG)permettra deffectuer les traitements et oprationsspatiales ncessaires.

Lobservatoire de Oued Mird au Maroc

Lobservatoire de Oued Mird stend sur 550 km2dans leSud du Maroc (Anti-Atlas saharien). Le site est situ dansltage bioclimatique saharien hivers chauds(moyennes hivernales suprieures 7C et prcipitationsannuelles infrieures 100 mm, Brignon et Sauvage, 1963).Laltitude y est comprise entre 637 et 1 243 mtres, depuisle fond de la valle de lOued Mird jusquaux crtes du jebel Taddrart. Les formations vgtales sont des steppesdsertiques et des steppes arbores.

Par ailleurs, Oued Mird est reprsentatif duneproblmatique de dsertification particulire : il abrite desboisements Acacia raddianaencore bien conservs. Cette

espce est cologiquement un hte cl et le pivot socio-co-nomique, avec laccs leau, dune prsence humaine surce territoire. En effet, ces arbres fournissent le bois dechauffage et de cuisine aux populations et sont une ressource

de pturage (camlins, caprins). Environ 1 500 personnesvivent sur le site et pratiquent un levage extensif et uneagriculture vivrire (craliculture et henn) ; sur 152 foyersrecenss, seuls 17 pratiquent encore llevage nomade surles parcours prsahariens de la zone.

laboration dune carte des paysages

Limplantation des stations dobservations se fait enprenant en compte laltitude et la pente, si possible le longde toposquences. Sur chacune de ces stations, une coupeverticale est ralise dans laquelle est effectue unedescription systmatique et stratifie des composantesdu milieu grce 17 variables considres comme desdescripteurs cologiques du milieu dsertique (sol etvgtation). Deux cent six stations gorfrences parGPS (Global Positioning System, 4 semaines de terrain)ont ainsi t dcrites sur un peu plus de 400 photos. Unetypologie des milieux naturels est alors possible grce des analyses statistiques (analyse factorielle des cor-

respondances associe une classification ascendantehirarchique) : 14 classes mettent en vidence un gradientcologique depuis les milieux sans vgtation (regs et solsnus) jusquaux boisements Acacia raddiana.


Erg Chebbi, dbut du grand Erg occidental situ au Sud-Est d'Erfoud.

On peut observer l'invasion despalmeraies par les dunes. Maroc.

Claude Dejoux IRD


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Deux images ASTER 15 mtres de rsolution (visible etproche infrarouge), toutes deux prises la mme date(18/08/01), ont t classes par la mthode dite dumaximum de vraisemblance en utilisant la typologie issuedes stations de terrain. Mais la prcision totale de laclassification obtenue est mauvaise (< 40%) : des classesterrains sont totalement confondues voire non classes.Ceci est d une inadquation entre la classificationcologique (terrain) et celle radiomtrique (imagesatellite) : les variables cologiques qui prvalent dans ladfinition de ces classes ne sont pas dtectes surlimage et/ou sont compltement confondues en raison dela rsolution des images (15 m), en plus du fait de la sous-dtection du couvert vgtal, souvent infrieur 10 pourcent pour cette zone.

Finalement, une interprtation visuelle des imagesguide par la typologie de terrain a t effectue pour

corriger les rsultats de la classification par maximum devraisemblance : la carte des paysages et des milieux naturels rsulte donc dune alliance entre classificationassiste par ordinateur et expertise humaine.

Trois paysages sont dfinis sur la carte :

Un paysage de versant :long versant en pente moyenne,dun aspect monotone d la prpondrance du reg etdes boulis (classes de milieu 14 et 11). La vgtation nestprsente que sous forme buissonnante le long des axesde draina

Documents

Begni Gérard, Escadafal Richard, Fontannaz Delphine et Hong-Nga Nguyen Anne-Thérèse, 2005. La télédétection : un outil pour le suivi et l’évaluation de la désertification