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| Indices satellitaux et stress hydrique de la végétation méditerranéenne : du bosquet au pixel |
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Ce projet est géré par la convention MAP-DERF 61.45.11/01 entre :
- la Direction de l'Espace Rural et de la Forêt du Ministère de l'Agriculture, de la Pêche
- l'UMR Cemagref-ENGREF Structures et Systèmes spatiaux
La convention 61.45.11/01 d'une durée de dix-huit mois a été notifiée le 6 novembre 2001 |
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| Objectifs, contexte, enjeux |
L'ensemble des recherches et études conduites sur le risque feux de forêts depuis une trentaine d'années, tant en France qu'à l'étranger, ont permis de préciser le rôle de la composante hydrique du combustible sans toutefois déboucher sur sa prise en compte satisfaisante dans la détermination opérationnelle et officielle du niveau de risque.
L'évolution temporelle du risque de feu de forêt est actuellement suivie de manière opérationnelle par deux méthodes différentes :
- l'utilisation d'indices météorologique spatialisés par sous-régions d'environ 1 000 km2, intégrant un état de la végétation simulé par un calcul de bilan hydrique,
- la mesure de l'humidité de certains végétaux sur des placettes de l'ordre de la dizaine de m2.
Depuis le début des années 90, des études ont montré l'intérêt potentiel d'indices dérivés des données satellitales NOAA-AVHRR. Après des démonstrations de la variabilité spatio-temporelle de ces indices, un premier test de validation a été fait à partir des incendies passés. Rapidement, les utilisateurs ont fait part de leur souhait de baser la validation sur des mesures d'humidité de végétaux. Cependant ce type de validation se heurte à la différence d'échelle entre des indices calculés sur des pixels de 1 km2 (ou même sur des pavés 3 x 3 pixels, soit 10 km2) et des mesures de terrain prises sur une dizaine de m2.
Afin de tenter d'améliorer la validation par comparaison avec des mesures d'humidité de végétaux, l'objectif de cette étude est quintuple : - produire des mesures de l'humidité des végétaux représentatives à l'échelle du pixel NOAA (humidité "kilométrique") sur quelques sites homogènes, à partir d'un échantillonnage de terrain, défini a priori, économique mais représentatif à l'échelle du km² (placettes carrées de 50 m espacées de 250 m environ (humidité hectométrique), avec mesure sur chaque placette d'un (ou plusieurs) échantillon(s) somme de 10 prélèvements aléatoires sur la placette),
- effectuer des mesures d'humidité des végétaux sur un dispositif emboîté à l'intérieur du premier : sur 2 à 3 des sites précédents, mini-placettes de 10 m contiguës sur 200 à 250 m (humidité décamétrique),
- étudier les variabilités spatiales décamétrique et hectométrique de l'humidité des végétaux, et vérifier ainsi a posteriori l'adéquation du dispositif à son objectif,
- mesurer par spectrométrie de réflexion proche infrarouge, chez différentes espèces végétales, les modifications de la réflectance dans le visible et le proche infrarouge en fonction de la contrainte hydrique, et corréler ces caractéristiques spectrales aux niveaux de stress hydrique de la végétation,
- tester l'intérêt d'indices satellitaux dérivés de différents capteurs (AVHRR, VEGETATION et MODIS) pour l'estimation du stress hydrique en les corrélant avec les humidités kilométriques et les caractéristiques spectrales produites auparavant. Une attention particulière sera portée à la correction des effets directionnels et atmosphériques. |
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| Description sommaire de la méthodologie |
Le projet se décline selon les phases suivantes :
1 - Sélection des sites kilométriques
2 - Grille de prélèvement dans chaque site kilométrique
3 - Localisation des parcelles kilométriques
4 - Prélèvements
5 - Séchage et pesage
6 - Analyse des résultats des mesures d'humidité de terrain
7 - Mesure de la variabilité spatiale des caractéristiques spectrales
8 - Suivi des caractéristiques spectrales de la végétation sous stress hydrique
9 - Confrontation avec les indices satellitaux |
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| Principaux résultats |
La principale attente du projet est de montrer que les données satellitaires basse résolution actuelles permettent, dans certaines conditions, d'estimer le stress hydrique de la végétation. Cette information est importante car elle permettrait de compléter et optimiser les réseaux actuels de mesures ponctuelles sur le terrain. Elle peut aussi contribuer à optimiser les dispositifs de prévention de terrain. Rappelons aussi que la Sécurité Civile (le CIRCOSC, Centre interrégional de coordination des opérations de la sécurité civile, et les CODIS, Centres opérationnels départementaux d'incendie et de secours) poursuivent un plan d'équipement informatique à base de SIG, qui peut maintenant recevoir des informations sous forme spatialisée et les analyser en les confrontant aux autres informations du SIG.
Cependant, dans un premier temps, il ne sera pas possible de spatialiser ce stress hydrique sur l'ensemble de la zone forestière méditerranéenne. La validation aura en effet été conduite sur des végétations basses et homogènes à l'échelle du kilomètre, et la méthode ne pourra alors être généralisée qu'aux végétations de ce type. À plus long terme, l'évolution technologique va permettre des résolutions spatiales améliorées, dans un premier temps au moins dans la partie non-thermique du spectre : SPOT-VEGETATION présente déjà une résolution constante de 1km sur toute la largeur de sa fauchée, TERRA-MODIS lancé en décembre 1999 possède 5 bandes avec une résolution de 500 m du visible au moyen infrarouge (et même 2 bandes à 250 m dans le visible et le proche infrarouge), tandis que le satellite européen ENVISAT, lancé en 2002, emporte le capteur MERIS, doté d'une résolution de 300 m du visible au proche infrarouge.
Si les résultats recherchés dans cette étude sont encourageants à l'échelle du kilomètre, ces améliorations de résolution permettront d'envisager un suivi continu de zones homogènes de taille plus petite, couvrant donc une plus grande partie de la végétation méditerranéenne, et densifiant d'autant la grille de points entre lesquels une interpolation donnera une estimation du risque plus fiable. |
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| Partenaires (ordre alphabétique des organismes, en gras coordinateur) |
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Cemagref
CNRS-CEFE
INRA-URFM-PIF
ONF | Michel DESHAYES, Fabien DAURIAC
Dominique GILLON
Claude MORO
Yvon DUCHE |
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Annexe technique de la convention
-Situation du sujet de recherche
-Etat de l’art
-Travaux effectués par les équipes proposant le projet
-Plan de recherche |
annexe-technique.pdf
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Annexe 1 : publication SIRNAT 2001 (397 kOctets)
Suivi de la teneur en eau de la végétation méditerranéenne par télédétection. Application au risque de feu de forêt. |
annexe1.pdf
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Annexe 2 : publication IV ICFFR 2002 (293 kOctets), en anglais
Foliage moisture content and spectral characteristics using near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) |
annexe2.pdf
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Rapport d'avancement des travaux – 06/12/2002 (1135 kOctets)
1. Introduction
2. Présentation des différents protocoles
Protocole 1 : Suivi de la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau
Protocole 2 : Analyse des réponses spectrales des feuilles selon leur niveau de stress (Cemagref)
Protocole 3 : Etude des variations de la composition chimique des feuilles lors d’un stress hydrique (CNRS)
Protocole 4 : Suivi par télédétection du stress hydrique de la végétation méditerranéenne (Cemagref)
3. Premiers résultats
Protocole 1 : Suivi de la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau
Protocole 2 : Analyse des réponses spectrales des feuilles selon leur niveau de stress (Cemagref)
Protocole 3 : Etude des variations de la composition chimique des feuilles lors d’un stress hydrique (CNRS)
Protocole 4 : Suivi par télédétection du stress hydrique de la végétation méditerranéenne (Cemagref)
4. Conclusions et Perspectives |
rapport_2002.pdf
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Rapport final 2003 ( 1532 kOctets)
1. Introduction
2. Objectifs
3. Présentation des différents protocoles
Protocole 1 : Suivi de la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau
Protocole 2 : Analyse des réponses spectrales des feuilles selon leur niveau de stress
Protocole 3 : Étude par spectroradiométrie infrarouge des variations de la composition chimique des feuilles lors d’un stress hydrique
Protocole 4 : Suivi par télédétection du stress hydrique de la végétation méditerranéenne
4. Résultats
Protocole 1 : Suivi de la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau
Protocole 2 : Analyse des réponses spectrales des feuilles selon leur niveau de stress
Protocole 3 : Étude par spectroradiométrie infrarouge des variations de la composition chimique des feuilles lors d’un stress hydrique
Protocole 4 : Suivi par télédétection du stress hydrique de la végétation méditerranéenne
5. Conclusion générale- perspectives
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rapport_final_2003.pdf
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Rapport d’avancement des travaux – 27/11/2001 (216 kOctets)
Protocole 1 : Suivi de la variabilité spatio-temporelle de la teneur en eau
Protocole 2 : Analyse des réponses spectrales des feuilles selon leur niveau de stress (Cemagref)
Protocole 3 : Etude des variations de la composition chimique des feuilles lors d’un stress hydrique (CNRS)
Premiers résultats
Conclusion - Perspectives |
rapport_2001.pdf
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| Communication, Colloque Décembre 2004, PPT 3762 kO |
expose4.ppt
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