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Challenge du Numérique
Données Satellitaires
Défis des Sponsors
Edition 2017
Défi 1
Outil de visualisation et d’extraction de
données satellitaires
METEO-FRANCE
Organisme Météo-France / Centre de météorologie spatiale
Contexte Le Centre de météorologie spatiale (CMS) est un centre spécialisé de Météo-France dédié à la valorisation des mesures des satellites d’observation de la Terre au profit de la météorologie et de l’océanographie. Par sa vocation opérationnelle, au sein de la Direction des opérations pour la prévision de Météo-France, il fournit des produits satellitaires destinés, entre autres, aux prévisionnistes et aux modèles numériques de prévision du temps. Situé à Lannion, dans les Côtes-d’Armor, il joue un rôle important dans l’exploitation des satellites d’observation de la Terre, en liaison avec différents opérateurs internationaux, notamment Eumetsat (l’organisation européenne pour l’exploitation de satellites météorologiques) ou l’agence américaine Noaa. Le CMS diffuse des images mais aussi des produits (température de surface de la mer, panaches de cendres volcaniques, température et altitude des sommets des nuages, glaces de mer, ...) à destination d'utilisateurs toujours plus nombreux (chaînes de télévision, laboratoires de recherche, bureau d'enquêtes et d'analyse, ...).
Enjeux Dans le cadre de ses activités, le CMS favorise les échanges entre les utilisateurs ainsi que la connaissance et l'usage des données satellitaires, pour satisfaire une large palette de besoins, de la R&D à l'opérationnel : - organismes institutionnels ; - laboratoires universitaires ; - partenaires étrangers, visiteurs scientifiques ; - PME, start-up. La visualisation et la mise à disposition des données requièrent la mise en place d’une solution pratique et rapide, répondant aux normes actuelles.
Défi Le CMS acquiert les données des satellites météorologiques géostationnaires et défilants européens et étrangers dont les principaux sont indiqués dans le schéma ci-dessous :
Le défi consiste à mettre à disposition par l’intermédiaire d’un navigateur internet les images de ces satellites. L’interface permettra :
- de visualiser les images des satellites géostationnaires et défilants en temps réel et d’effectuer des traitements de base sur ces images : transparence, seuillage, tables de couleurs, etc.
- de superposer des couches raster, un logo par exemple. - de superposer des couches de données vectorielles (trait de
côtes, limites géographiques, noms des villes principales, routes, etc.)
- d’effectuer des animations - de télécharger les images résultantes dan un format conservant
leur géoréférencement ou les animations sous forme de fichiers vidéo.
Voir ce que fait la Nasa par exemple : https://worldview.earthdata.nasa.gov.
Moyens mis à
disposition
Le CMS dispose d'une capacité d'accueil, bureaux et d’un centre de calcul et d'archivage au plus près de ses équipes. L’ensemble des images satellites sont disponibles en temps réel au CMS.
Remarques R.A.S.
Contact Sylvain Le Moal Responsable de la division Valorisation des données satellitaires Météo-France Direction des Opérations pour la Prévision Centre de Météorologie Spatiale Avenue de Lorraine – B.P. 50747 – 22307 LANNION Cedex - France tel : +33 2 96 05 67 14 mobile : +33 7 63 90 64 21 e-mail : [email protected]
Défi 2
Détection/identification
des navires à la mer
CLS (Collecte Localisation Satellite)
Organisme CLS (Collecte Localisation Satellites)
Contexte La surveillance maritime, dans ses missions que l’on appelle les
missions de l’Action de l’Etat en Mer, ne cesse d’évoluer au gré de
la maturité des technologies. Au milieu des années 2000, la
composante spatiale d’observation de la Terre s’est invitée, par le
biais de l’imagerie satellite spatiale haute résolution. C’est ainsi
qu’a été mis en place en 2007, le service CLEANSEANET de
surveillance des pollutions par hydrocarbures mis en place par
l’EMSA. Ce service a pu évoluer vers l’identification des pollueurs
grâce à la généralisation de l’utilisation du système AIS,
initialement conçu comme système anti-collision entre navires.
La surveillance maritime par satellite s’appuie aujourd’hui
principalement sur la fusion entre l’imagerie satellite radar et
optique et des systèmes de localisation permettant de rapporter la
position d’un navire (AIS, VMS, LRIT). Ces deux derniers
systèmes n’étant pas ouvert, l’information par AIS, reçue par des
réseaux terrestres ou satellitaires, est généralement le système
majoritairement utilisé. Cependant l’intégrité de la donnée AIS
n’est pas garantie.
Enjeux Les informations AIS contiennent parfois des erreur dans les
messages envoyés. Elles peuvent même faire l’objet de
falsifications, jetant le doute sur la crédibilité que l’on peut
accorder à une situation maritime qui se baserait en partie sur cette
source d’information.
L’exploitation de signatures de source nouvelle intrinsèquement
liées aux navires permettrait d’augmenter la confiance dans
l’analyse de situation.
Défi Le défi est de proposer une solution, non issue de l’imagerie ou des
systèmes classiques de positionnement qui permettrait de signer la
présence d’un navire sur une zone d’intérêt.
La solution proposée devra être validée conjointement avec le
sponsor et confrontée à une situation maritime par satellite
Moyens mis à
disposition
VIGISAT et moyens de traitement des données satellite
Remarques
Contact Vincent Kerbaol, directeur CLS Brest [email protected] Guillaume Hajduch, responsable cellule d’expertise imagerie Satellite et drones [email protected]
Défi 3
Caractérisation des propriétés des
champs de vagues côtier par la
télédétection
France Energies Marines
Organisme France Energies Marines
Contexte La France dispose d’un vaste potentiel naturel d’énergies marines renouvelables (EMR), tant en métropole qu' en outre-mer : vent en mer, houle et vagues, courants de marée, gradient de température entre surface et profondeurs… Au sein du bouquet des énergies renouvelables (EnR), sur les rivages continentaux et insulaires, les EMRs peuvent ainsi être valorisées, locales et abondantes. Ce potentiel se double d'une solide base industrielle et scientifique apportée par les secteurs maritimes et énergétiques : ces atouts doublent l’enjeu, puisqu’avec l’attraction d’un marché européen, le plus conséquent de la planète en ce domaine, peut naître une filière créatrice d'emplois, capable de prendre un leadership mondial.
France Energies Marines veut stimuler la compétitivité française de la filière des énergies marines renouvelables (EMR), en apportant son soutien aux secteurs éolien offshore fixe et flottant, hydrolien, houlomoteur et thermique marin.
France Energies Marines a pour mission de réaliser de la recherche et du développement très appliqués afin de contribuer à la diminution du LCOE des technologies EMR et à la réduction des risques des projets EMR.
France Energies Marines concrétise son soutien à la filière EMR par la mutualisation des études, des protocoles, des outils logiciels, des bases de données, l’élaboration de standards, des démarches prospectives pour identifier l'évolution du marché, les verrous technologiques, les critères d'insertion environnementale et de compatibilité des usages.
France Energies Marines consolide le niveau d'excellence de la recherche sur les EMR grâce à la synergie offerte par un organisme public-privé et multidisciplinaire, sur la base de secteurs académique et scientifique renommés (océanographie, ingénierie navale,…) et des positions de leaders des industriels sur les compétences clés (ingénierie off-shore, production énergétique,…).
Enjeux Le développement des parcs de convertisseurs d’Energies Marines Renouvelables (ex : éoliennes, hydroliennes, houlomoteurs) se fera essentiellement en zone côtière et littorale pour des raisons liées à la localisation de la ressource ou aux coûts de raccordement. Dans ces zones, les états de mer interagissent fortement avec la bathymétrie et le courant ce qui rend leur modélisation complexe. La caractérisation de l’évolution spatiale des champs de vagues en zone côtière est un enjeu majeur pour l’estimation optimale de la ressource houlomotrice, pour le dimensionnement des convertisseurs EMR et pour les opérations de déploiement et de
maintenance. En particulier les statistiques de déferlement constituent une information clé pour le dimensionnement des systèmes EMR. A ce jour seul les modèles numériques sont capables de produire des informations sur une emprise suffisamment importante pour couvrir un parc EMR. Comme mentionné plus haut, il n’existe pas d’observations adéquates pour valider les capacités des modèles numériques à représenter la variabilité spatiale des vagues et de leur déferlement.
Défi Le défi lancé par France Energies Marines consiste à explorer la pertinence des données satellitaires pour capturer la variabilité spatiale des propriétés champs de vagues en zone côtière et littorale avec un focus sur les états de mer extrêmes et la caractérisation de leur déferlement. Le lauréat de l’appel à projet devra examiner la capacité des données satellitaires à représenter les principaux processus affectant les vagues en eau peu profonde dont la réfraction, la diffraction, la dissipation par déferlement, la friction sur le fond et évaluer leurs impacts sur l’évolution des champs de vagues du large à la côte. L’exploitation des données devra se faire à des échelles spatiales pertinentes pour les applications EMR (0-10m).
Les données satellitaires pourront être comparées à des sorties de modèles numériques d’états de mer et à des données.
Moyens mis à
disposition
Deux sites d’études sont pressentis avec une priorité sur le premier :
- Le banc de Guérande, qui devrait accueillir une ferme d’éoliennes posées. Ce haut fond possède une bathymétrie susceptible de faire déferler les états de mer de tempête. Des recherches sur la caractérisation des déferlantes (fréquence d’occurrence, hauteurs, etc…) sur ce site est en cours dans le cadre du projet DiMe et nécessite des observations pour valider les modèles et paramétrisations employés.
- Le site d’Esquibien, en baie d’Audierne. Il s’agit d’un site
identifié comme potentiellement intéressant pour le déploiement d’houlomoteurs onshore et nearshore dans le cadre du projet de recherche EMACOP. Il fait déjà l’objet d’efforts de modélisation à FEM, dans le cadre d’EMACOP. On s’intéressera en particulier à la structure directionnelle du champ de vagues,
France Energies Marines mettra à disposition des sorties de modèles numériques et des observations in situ pour permettre la qualification des données satellitaires.
Remarques France Energies Marines souhaite collaborer étroitement à l’exploitation des données satellitaires dans le cadre de ce challenge. Les travaux contribueront au projet DiMe, lauréat de l’Appel à Projets EMR ITE 2017 portant sur la simulation et l’observation des états de mer extrêmes et de leur déferlement en zone côtière et littorale pour le dimensionnement des systèmes de récupération des EMR.
Contact Jean François Filipot Responsable de la recherche sur la ressource EMR MRE resource research Manager Tel: +332 98 49 97 15 France Energies Marines http://www.france-energies-marines.org/ 15 rue Johannes Kepler
Site du Vernis Technopôle Brest-Iroise 29200 Brest
Défi 4
Traitement d'une image satellite
montrant une nappe de produit liquide à
la dérive
CEDRE
Organisme
CEDRE (Centre de documentation, de recherche et d'expérimentations sur les pollutions accidentelles des eaux)
Contexte Le Cedre est une association à but non lucratif créée le 25 janvier 1979 dans le cadre des mesures prises suite au naufrage du navire pétrolier Amoco Cadiz. Sa vocation est de fournir conseil et expertise aux autorités en charge de la réponse à apporter aux pollutions accidentelles. Cette mission porte tant sur les eaux marines que sur les eaux intérieures de surface. Le Cedre capitalise du savoir et développe en permanence des outils pour remplir ses différentes missions. L’intervention sur un déversement accidentel de pétrole ou de produits chimiques en mer implique de pouvoir anticiper le devenir des nappes, notamment en termes de dérive. L’outil informatique joue un rôle primordial dans le calcul de ces dérives, et ainsi, facilite le positionnement des moyens de lutte aussi bien en mer que sur le littoral.
Enjeux Pour pouvoir répondre de façon plus efficace sur une pollution à la dérive en mer, il est nécessaire de connaitre précisément sa position, et surtout, d’anticiper sa dérive de façon aussi réaliste que possible. Si sa dérive va dépendre de paramètres environnementaux à ce jour bien maitrisés comme la météo (intensité et direction du vent) et les courants de surface sur zone, elle reste délicate à modéliser du fait des difficultés à exprimer le terme source. Ainsi, bien souvent, seuls les résultats de la modélisation correspondants aux premières heures sont exploitables.
Défi Traitement d'une image satellite montrant une nappe de produit liquide à la dérive. Si l'image satellite est très utilisée pour localiser une nappe en mer, actuellement, il n'existe pas de méthode reconnue pour exploiter cette image dans les logiciels de prévision de dérive. Un géo référencement de la nappe (plusieurs points aux coordonnées connues) pourrait permettre de mieux renseigner les outils de modélisation de la dérive : actuellement, bien souvent, le T0 de la modélisation correspond à un seul point, voire deux (les extrémités de la nappe), ce qui est très éloigné de la situation réelle (la nappe occupe une surface, elle a une forme propre). L'idée serait d'utiliser les résultats d'un traitement de l'image satellite ou issue de la télédétection (observation aérienne) en entrée de l'outil de modélisation (on ne modélise plus le devenir d'un ou de deux points mais le devenir d'une forme à la surface de l'eau). De plus, en fonction de la forme et de l'intensité de "gris / noir" qui caractérisent la nappe en surface, la possibilité d’estimer une épaisseur de nappe et, par conséquence, un volume de polluant à la dérive sera prise.
Moyens mis à
disposition
Le Cedre aidera via des apports en nature, notamment en fournissant des données issues d’expérimentations de terrain ou issues de sites internet publics.
Remarques RAS
Contact Stéphane LE FLOCH Responsable du Service Recherche [email protected] Tel : 06 27 46 11 53
