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Suivi multi-échelle par télédétection et spectroscopie de l’état hydrique de la végétation méditerranéenne pour la prévention du risque de feu de forêt.

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Présentation au sujet: "Suivi multi-échelle par télédétection et spectroscopie de l’état hydrique de la végétation méditerranéenne pour la prévention du risque de feu de forêt."— Transcription de la présentation:

1 Suivi multi-échelle par télédétection et spectroscopie de l’état hydrique de la végétation méditerranéenne pour la prévention du risque de feu de forêt UMR 3S Cemagref-Engref Maison de la Télédétection - Montpellier Le 28 mai 2004 à Montpellier devant le jury suivant : Directeur de thèse C. Millier Rapporteurs A. Bégué et S. Jacquemoud Examinateurs P. Ceccato, M. Deshayes et H. Jeanjean Soutenance de Fabien Dauriac pour l’obtention du titre de Docteur de l’ENGREF spécialité Sciences de l’Eau

2 Un été 2003 catastrophique pour l’Europe méditerranéenne : ha ha ha ha Une surface totale brûlée équivalente à la superficie de la Corse ! Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Synthèse Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives

3 Un accroissement régulier du niveau de risque Modification de l’occupation des sols –extension des forêts et fermeture des paysages –urbanisation intensive du pourtour méditerranéen → recrudescence des départs de feu Changement du climat –réchauffement mondial (selon IPCC, 2001) observé de 1980 à 2000 : +0,4°C simulé pour le XXI ème siècle : +1,5 à +6°C –allongement des périodes de sécheresse en zone méditerranéenne Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Synthèse Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives

4 La prévention du risque en France IndicateurOrganismeZoneFréquence Risque météorologique Météo-France 15 départements, 112 zones de 700 km² 2 fois par jour Teneur en eauONF 15 départements, 30 sites ponctuels 3 à 7 jours Des acteurs : Sécurité Civile et Forestiers : dispositif de prévention et de lutte, entretien des voies d’accès, débroussaillement des sous-bois, contrôle des points d’eau, patrouilles et tours de guet… Des indicateurs de risque d’incendie (éclosion et propagation) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Synthèse Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives

5 La prévention du risque en France IndicateurOrganismeZoneFréquence Risque météorologique Météo-France 15 départements, 112 zones de 700 km² 2 fois par jour Teneur en eauONF 15 départements, 30 sites ponctuels 3 à 7 jours Des acteurs : Sécurité Civile et Forestiers : dispositif de prévention et de lutte, entretien des voies d’accès, débroussaillement des sous-bois, contrôle des points d’eau, patrouilles et tours de guet… Des indicateurs de risque d’incendie (éclosion et propagation) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Synthèse Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives

6 Indicateur météorologique du risque (Météo-France) Cartographie du risque météorologique –basé sur le modèle de risque Canadien (3 réservoirs) –4 paramètres météo (température, humidité, pluie, vent) –112 zones de risque (700 km² en moyenne) –6 niveaux de risque –2 fois par jour Animation : risque prévu fort faible 24 juillet  13 août 2001 Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

7 La prévention du risque en France IndicateurOrganismeZoneFréquence Risque météorologique Météo-France 15 départements, 112 zones de 700 km² 2 fois par jour Teneur en eauONF 15 départements, 30 sites ponctuels 3 à 7 jours Sécurité Civile et Forestiers : dispositif de prévention et de lutte, entretien des voies d’accès, débroussaillement des sous-bois, contrôle des points d’eau, patrouilles et tours de guet… Des indicateurs de risque d’incendie (éclosion et propagation) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

8 Indicateur de stress hydrique (ONF) Réseau Hydrique –mesure de la teneur en eau de la végétation –30 stations de moins de 500 m² chacune –20 espèces méditerranéennes différentes –pérennité du réseau depuis 1996 –financé par le Ministère de l’Agriculture MAAPAR Teneur en eau = 1 er facteur de risque –dans le démarrage (inflammabilité) –dans la propagation (combustibilité) d’un feu Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

9 Un outil pour améliorer la spatialisation : la télédétection Intérêt de la télédétection Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Risque météorologique : 112 zones de 700 km² chacune Teneur en eau de terrain : 30 sites ponctuels de 500 m² Observation de grandes surfaces Plusieurs images par jour Suivi de paramètres physiologiques Enjeu Développer les méthodes de télédétection pour cartographier la teneur en eau de la végétation Synthèse

10 Été 2003 : ha brûlés dans le massif des Maures en qqs jours - images SPOT 5 de résolution 5-10 m - charte internationale espace et catastrophes majeures Avant le feu 19 juillet 2003 Sainte- Maxime 29 juillet (J+10) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Intérêt de la télédétection : cartographie des zones brûlées

11 Intérêt de la télédétection : suivi de la teneur en eau de la végétation Bilan de l’état de l’art (depuis 1990) –sur certains sites et pour certaines périodes : bonnes corrélations Satellite ↔ Teneur en eau plantes –spectre étudié : visible et PIR ( nm) et T° Surf. –…mais de façon générale, résultats hétérogènes Car les échelles d’observation sont très différentes –teneur en eau de terrain = 300 à 500 m² –pixel du satellite = 1,2 à 11 km² Nouvelles possibilités de la télédétection ? –bandes spectrales Moyen infrarouge ( nm) –résolution spatiale améliorée = 0,1 à 1,2 km² Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

12 Objectif Définir les protocoles de mesure de terrain pour servir de références aux données satellitaires –identifier les protocoles de prélèvement adéquats –préciser les échelles spatio-temporelles de variation Définir les domaines spectraux permettant le suivi de l’état hydrique des plantes Tester les performances de capteurs satellitaires (NOAA-AVHRR, Terra-Modis et Spot-Végétation) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Suivre la teneur en eau de la végétation par télédétection Synthèse

13 Quelles échelles de variation de la teneur en eau ? 2. temporelle 3. spectrale 1. spatiale individufeuille pluriannuel teneur en eau bouquet peuplement 4h 8h 12h 16h 20h quotidien teneur en eau annuel Juin Juill. Août Sept. Oct. teneur en eau 400 nm 2400 nm réflectance spectre continu

14 Quelles échelles d’observation des satellites à basse résolution ? 2. temporelle 3. spectrale 1. spatiale pixels de 500 à 1000 m de côté (de 25 à 100 ha) 400 nm 2400 nm réflectance bandes satellitaires - nombre et largeur des bandes - domaines spectraux (visible, IR) - images quotidiennes - plusieurs années d’archives pluriannuel Indice satellitaire

15 Plan de l’exposé 1. Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique 2. Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge 3. Mesure indirecte par télédétection à basse résolution 4. Synthèse et Conclusion 5. Perspectives Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

16 Plan de l’exposé 1. Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique 2. Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge 3. Mesure indirecte par télédétection à basse résolution 4. Synthèse et Conclusion 5. Perspectives Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

17 Méthodes de prélèvement et calcul de la teneur en eau Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives indice EWT Masse fraîche – Masse sèche Surface de la feuille = Teneur en eau surfacique : 1 échantillon = 1 feuille ( g.cm -2 ) Equivalent Water Thickness indice FMC Masse fraîche – Masse sèche Masse sèche = Teneur en eau massique : 1 échantillon ≈ 20 g de feuilles ( sans unité ) Foliage Moisture Content - Chêne vert : 0,6 < FMC < 0,8 - Bruyère arborescente : 0,3 < FMC < 1,2 Exemples : Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(1/14)

18 Sites d’étude 30 sites du Réseau Hydrique ONF 2 sites de garrigue : Causse d’Aumelas CEMAGREF Garrigue de chêne kermès (Quercus coccifera) Taillis de chêne vert (Quercus ilex) 1 site de maquis : Massif des Maures INRA Arbousier commun (Arbutus unedo) Bruyère arborescente (Erica Arborea) Maquis de bruyère et d’arbousier Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(2/14)

19 4 pieds (n=64) chêne vert 2002 type et orientation effectifs espèce année critère Variabilité spatiale de la teneur en eau : feuille Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Différence de comportement hydrique selon l’âge et le type de feuillage feuille 8 pieds (n=131) chêne vert 2001 âge effectifs espèce année critère Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(3/14)

20 Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives de 10 à 100 m de 3 à 9 pieds et 2002 distances effectifs espèces années Différence de comportement hydrique entre individus ? individufeuille Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(4/14) Variabilité spatiale de la teneur en eau : individu

21 Exemple de 6 bouquets suivis en 2003 dans le massif des Maures 100 m distances effectifs espèces années de 75 à 750 m de 2 à 6 bouquets , 2002, 2003 Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Différence de comportement hydrique entre bouquets ? individufeuillebouquet Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(5/14) Variabilité spatiale de la teneur en eau : bouquet

22 individufeuillebouquet peuplement Exemple : 69 prélèvements de feuilles chêne kermès, Causse d’Aumelas, 4 sept de 5 à 1000 mdistances de 45 à 69 piedseffectifs 4espèces 2001 et 2003années Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Y a t’il une structure spatiale de la teneur en eau de la végétation et à quelle distance ? Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(6/14) Variabilité spatiale de la teneur en eau : peuplement

23 âge : prélever les feuilles de l’année exposition : prélever les feuilles de lumière (plutôt que d’ombre) orientation : pas de préférence précaution : minimiser le pourcentage de matériel ligneux feuille - Préconisations sur les feuilles à prélever pour minimiser la dispersion des valeurs de teneur en eau Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(7/14) Variabilité spatiale de la teneur en eau : résultats

24 individu - variation entre individus pour une même espèce et un même site : teneur en eau significativement différente d’un individu à l’autre, même pour des pieds proches Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Évolution de la teneur en eau de 4 pieds de chêne kermès en < distance < 40 m Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(8/14) Variabilité spatiale de la teneur en eau : résultats

25 bouquet - entre bouquets Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives BRUYERE 2 bouquets en 2002 d = 400 m Comportement inter-bouquet homogène pour le chêne kermès, pour la bruyère arborescente ARBOUSIER Comportement inter-bouquet hétérogène pour l’arbousier Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique(9/14) Variabilité spatiale de la teneur en eau : résultats

26 60 pieds d’arbousier 18 sept distances en mètre peuplement - dans un peuplement absence de structure spatiale de la teneur en eau de la végétation prélever assez d’échantillons pour représenter la variance de l’état hydrique (th. central limite : n>30) pas de carte d’interpolation Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives variance = 53 pépite pure Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique (10/14) Variabilité spatiale de la teneur en eau : résultats

27 années2002 espèces2 sites2 fréquence1 à 2 heures Quelle est la variabilité journalière ? Quel est le délai de réponse après une pluie ? Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives 4h 8h 12h 16h 20h quotidienne teneur en eau pluriannuelle teneur en eau annuelle Juin Juill. Août Sept. Oct. teneur en eau à 15 jours Synthèse Variabilité temporelle de la teneur en eau Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique (11/14)

28 - variation de la teneur en eau sur la journée Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives risque maximal entre 14 et 16 h locale - atmosphère chaude et sèche - teneur en eau des plantes minimale - majorité des départs de feu (source : BD Prométhée) variations / journée = 20 à 50% variations / année Synthèse Variabilité temporelle de la teneur en eau : résultats Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique (12/14) 4h 8h 12h 16h 20h quotidienne teneur en eau

29 - variation de la teneur en eau sur la saison Bruyère arborescente ( Erica arborea ) Arbousier ( Arbutus unedo ) pluies - variation de la teneur en eau après une pluie 2 étés, 20 espèces, 35 sites  n = 502 en moyenne le délai de réponse = 6 jours Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Variabilité temporelle de la teneur en eau : résultats Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique (13/14)

30 Métrologie de terrain : synthèse Un échantillon optimisé : –prélever les feuilles de lumière et de l’année Au niveau spatial : –au moins 30 individus répartis aléatoirement dans le peuplement Au niveau temporel : –prélever entre 14 et 16 h et –au moins 1 fois par semaine mesures de référence à comparer aux données satellitaires Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique (14/14)

31 Plan de l’exposé 1. Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique 2. Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge 3. Mesure indirecte par télédétection à basse résolution 4. Synthèse et Conclusion 5. Perspectives Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

32 Acquis de la modélisation radiative : teneur en eau et réponse spectrale Simulation du taillis de chêne vert sur le Causse d’Aumelas : - Modèles : Prospect (feuille) + Géosail (couvert) - Analyse de sensibilité EFAST (5.000 tirages) 1350nm 1900nm 60% Paramètres - chlorophylle - matière sèche SLW - teneur en eau EWT - surface foliaire LAI - angle zénithal solaire Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives ( Danson et Bowyer, 2003 ) chlorophylle Synthèse Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge (1/5)

33 Mesure de spectroscopie et indices de teneur en eau visible proche infrarouge moyen infrarouge feuille réflectances nm 3 espèces 294 feuilles régression linéaire multiple Teneur en eau ( indices FMC-EWT ) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge (2/5) protocole de mesure

34 r² entre la réflectance à une longueur d’onde et la teneur en eau (indices FMC et EWT) r2r2 modèle global d’étalonnage à 7 longueurs d’onde (r² = 0.9 SD/SECV > 3) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives visible PIR MIR Synthèse Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge (3/5) Mesure de spectroscopie et indices de teneur en eau : résultats

35 Résultats : simulation de capteurs 8 capteurs satellitaires de 3 à 15 bandes chacun ensemble des bandes : 2 groupes - ETM+, VGT, MODIS, MERIS : 65% < r² < 77% - AVHRR, AATSR, HRVIR, ASTER : 36% < r² < 56% Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge (4/5)

36 intérêt réel du Moyen infrarouge pour l’estimation de la teneur en eau de la végétation intérêt des nouveaux capteurs satellitaires ( VGT, MODIS, MERIS) attention toutefois car : –problème d’échelles (feuille  couvert) –simulations partielles des capteurs –non prises en compte : architecture du couvert perturbations de l’atmosphère Spectroscopie : synthèse Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge (5/5)

37 Plan de l’exposé 1. Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique 2. Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge 3. Mesure indirecte par télédétection à basse résolution 4. Synthèse et Conclusion 5. Perspectives Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

38 Modis Résolution de 500 m et 1000 m Produits quotidiens + Synthèses 8 et 16 jours Réflectances 7 bandes + 1 température de surface Données à basse résolution Végétation VGT Résolution de 1000 m Produits quotidiens + Synthèse 10 j. (D10) Réflectances 4 bandes Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (1/9)

39 Teneur en eau FMC indice GVMI Qualité des indices de teneur en eau issus de la télédétection (par confrontation aux données in situ) Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Analyse de la dynamique temporelle sur 1 pixel (site n°3 des Alpes-Maritimes, été 2001, exemple de MODIS) Synthèse Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (2/9) 1 jour Teneur en eau FMC indice GVMI 1 jour : très bruitées car perturbations : - radiométriques - atmosphériques indice GVMI (PIR + 0,1) – (MIR + 0,02) (PIR + 0,1) + (MIR + 0,02) Global Vegetation Moisture Index Ceccato et al., 2002

40 Teneur en eau FMC indice GVMI Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives 8 jours Synthèse Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (3/9) Qualité des indices de teneur en eau issus de la télédétection (par confrontation aux données in situ) 16 jours 8 jours : différent de FMC 16 jours : lissage important Analyse de la dynamique temporelle d’un pixel (site n°3 des Alpes-Maritimes, été 2001, exemple de MODIS)

41 Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse corrélations faibles (teneur en eau / indices satellitaires) explications possibles : - données inadaptées (bandes, résolution spatiale…) - corrections incomplètes (BRDF, atmosphère…) pas d’amélioration en utilisant des synthèses Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (4/9) Qualité des indices de teneur en eau issus de la télédétection (par confrontation aux données in situ) Été 2001 et 35 sites (ONF, Inra, Cemagref) SARVI20,29162MODIS16 jours GEMI0,25283MODIS8 jours 10 jours 1 jour fréquence SRWI0,301325MODIS indice corrélation r² effectifscapteur NDII0,20239VGT Analyse statistique sur un grand nombre de sites et de dates

42 Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse orbite : 26 j. Spot-VGT / 16 j. Terra-Modis - si synthèse < orbite ( jours)  manque de corrections (BRDF, atmosphère) - si synthèse = orbite (16-26 jours)  période trop longue / délai de 6 jours des plantes Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (5/9) Qualité des indices de teneur en eau issus de la télédétection (par confrontation aux données in situ) Été 2001 et 35 sites (ONF, Inra, Cemagref) SARVI20,29162MODIS16 jours GEMI0,25283MODIS8 jours 10 jours 1 jour fréquence SRWI0,301325MODIS indice corrélation r² effectifscapteur NDII0,20239VGT Analyse statistique sur un grand nombre de sites et de dates

43 MODIS : - depuis juin 2003, niveau 3 provisoire  niveau 4 validé - meilleures corrections atmosphériques - meilleures corrections radiométriques (nouveau modèle BRDF) Effets d’une amélioration des produits satellitaires Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse VGT : - depuis mai 2002, S10  D10 - meilleures corrections radiométriques (normalisation directionnelle) Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (6/9)

44 Effets d’une amélioration des produits satellitaires Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (7/9) Nouveaux traitements MODIS 1 jour : - modèle de BRDF de la NASA, utilisé sur les synthèses à 16 jours, et appliqué aux données journalières - écart-type des valeurs de réflectance : -50% R et -66% PIR sans modèle de correction avec corrections radiométriques site chêne vert Hérault été 2003 Rouge PIR Réflectance Pour ce site, r² entre FMC et indice sat. passe de 37% à 74% (n=14)

45 Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse VGT-D10, été 2001 Perspectives : potentialité de cartographier les variations de la teneur en eau des massifs forestiers Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (8/9)

46 de manière générale, produits satellitaires Modis et VGT faiblement corrélés aux teneurs en eau de terrain manque encore de corrections pour les synthèses hebdomadaires évolution rapide des méthodes de correction : nouveaux produits VGT-D10, Modis niveau 4 réelles potentialités de la télédétection pour cartographier l’état hydrique de la végétation Télédétection : synthèse Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Mesure indirecte par télédétection à basse résolution (9/9)

47 Plan de l’exposé 1. Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique 2. Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge 3. Mesure indirecte par télédétection à basse résolution 4. Synthèse et Conclusion 5. Perspectives Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Synthèse Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives

48 Synthèse 1. Métrologie de terrain protocole de prélèvement optimisé identification des échelles spatiales et temporelles de variation de la teneur en eau de la végétation 2. Spectroscopie de feuilles intérêt du MIR et des nouveaux capteurs satellitaires 3. Télédétection nouveaux produits améliorés mais … … produits encore mal adaptés à l’objectif perturbations atmosphériques et radiométriques pour les produits hebdomadaires VGT et Modis Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse

49 Conclusion Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse La cartographie de la teneur en eau de la végétation par télédétection constitue potentiellement un indicateur pertinent pour la prévention des feux de forêt, en complément des indicateurs opérationnels actuels (Météo-France + ONF) Nous avons développé des méthodes permettant d’optimiser la représentativité des relevés de terrain Les cartes de teneur en eau peuvent être utiles : - en prévention pour les pompiers (surveillance des massifs où le risque d’éclosion est élevé) - lors d’un sinistre, comme nouveau paramètre aux modèles de propagation du feu Les données de télédétection souffrent encore de limites techniques fortes en voie d’amélioration (cf. Perspectives)

50 Plan de l’exposé 1. Mesure directe et multi-échelle de l’état hydrique 2. Mesure indirecte par spectroscopie proche infrarouge 3. Mesure indirecte par télédétection à basse résolution 4. Synthèse et Conclusion 5. Perspectives Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Synthèse Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives

51 Perspectives : couplage VGT 1 et 2 VGT h30 VGT h40 VGT h 21 juillet 2002 depuis juin 2002 : 2 capteurs VGT quasi identiques au même moment 2 à 3 angles d'observation différents pour un même site Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives synthèses à 7 jours ( Olivier Hagolle, CNES mai 2004 ) D10 : jusqu’à 10 observations par pixel H7 : jusqu’à 21 observations Synthèse Perspectives (1/4)

52 3 sites = 3 pixels x 10 périodes corrélation entre « teneur en eau » et « indices satellitaires » D10 en 2001 : r 2 = 21% (n=32) H7 en 2002 : r 2 = 73% (n=29) Perspectives : synthèses à 7 jours Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse massif des Maures Été 2002 Teneur en eau FMC indice GVMI Perspectives (2/4)

53 VGT-H7, été 2002 faible fort 60 km Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Perspectives (3/4) Perspectives : potentialité de cartographier les variations de la teneur en eau des massifs forestiers site des Maures stress hydrique fort site de Montpellier stress hydrique moyen

54 Spectroscopie proche infrarouge Télédétection à basse résolution Mesure directe de l’état hydrique ContexteObjectif Perspectives Synthèse Perspectives (4/4) Perspectives : potentialité de la télédétection pour prévenir le risque d’incendie de forêt Météo-France ONF faible fort 60 km Spot-VGT H7 ( r² =73%) intégration dans un SIG pour une gestion opérationnelle du risque

55 Suivi multi-échelle par télédétection et spectroscopie de l’état hydrique de la végétation méditerranéenne pour la prévention du risque de feu de forêt UMR 3S Cemagref-Engref Maison de la Télédétection - Montpellier Le 28 mai 2004 à Montpellier devant le jury suivant : Directeur de thèse C. Millier Rapporteurs A. Bégué et S. Jacquemoud Examinateurs P. Ceccato, M. Deshayes et H. Jeanjean Soutenance de Fabien Dauriac pour l’obtention du titre de Docteur de l’ENGREF spécialité Sciences de l’Eau


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