Toulouse : la mise en orbite du satellite SMOS, aboutissement de vingt ans de recherches

La mission « Soil Moisture and Ocean Salinity » (SMOS) a été mise sur orbite depuis la base de lancement de Plesetsk en Russie le 2 novembre 2009 (lire ici).

Menée par l’Agence spatiale européenne (ESA) en collaboration avec la France (CESBIO) et l’Espagne, cette mission effectuera la première cartographie à l’échelle planétaire de l’humidité des sols et de la salinité des océans, importante pour mieux comprendre le changement climatique. 

Le CESBIO (CNRS / Université Paul Sabatier / CNES / IRD) étudie le fonctionnement et la dynamique des grands écosystèmes terrestres en utilisant les outils spatiaux.

Un travail entamé en 1988
« Pour effectuer de façon régulière et fréquente des mesures qui couvrent l’ensemble de la Terre, nous devions impérativement imaginer une solution pour pouvoir collecter des données depuis l’espace» explique Yann Kerr.
Principal investigateur de la mission SMOS auprès de l’ESA, Yann Kerr dirige le CESBIO.

Ce laboratoire toulousain a ainsi imaginé un ensemble de petites antennes disposées sur une structure en forme d’Y pour « capter » l’humidité des surfaces et la salinité des océans. Déployée en orbite, cette antenne de 8 mètres de large permettra d’obtenir des images tous les 3 jours avec une résolution d’environ 40 km.

Instiguée par le CESBIO dès 1988, cette aventure a nécessité la réalisation de maquettes instrumentales et de nombreuses campagnes de mesure pour valider l’instrument et les méthodes d’analyse.

Suivre les courants marins
Ce travail a été accompli sur des écosystèmes variés (Australie, Afrique de l’ouest, sud de la France, Espagne, Danemark, Allemagne…) avec de nombreuses collaborations nationales et internationales.
Durant le développement industriel de SMOS, le CESBIO a valorisé ce travail de recherche au travers de collaborations avec des industriels (CASA, EADS, Thales Alenia space), le laboratoire est intervenu également en support d’expertise et transfert de savoir-faire.

La connaissance de la salinité des océans et de son évolution permettra d’identifier et de suivre les courants marins qui jouent, à l’instar du Gulf Stream, un rôle primordial dans les changements climatiques.

Des données pour la météo et les événements extrêmes 
En étudiant l’humidité des surfaces, particulièrement les interactions entre l’humidité des sols et l’évolution du couvert végétal, SMOS fournira des données fondamentales pour améliorer la prévision météorologique et mieux anticiper des évènements extrêmes.

SMOS est un outil au service du monde scientifique mais aussi des professionnels travaillant sur la question de la ressource en eau. La connaissance de l’humidité de surface intéresse les hydrologues (état des nappes, inondation, sécheresse), les agronomes (suivi et compréhension de la croissance de la végétation) mais aussi les aménageurs (gestion de la ressource en eau, paramètre d’alerte pour la désertification…).

La mission SMOS, pilotée par l’ESA, a bénéficié de l’important support du CNES tout au long du projet.

De la canne à sucre à la vigne : décrypter les images des satellites pour gérer les cultures

Une méthode d’analyse automatique permettant de suivre en temps réel la coupe de la canne à sucre vient d’être mise au point à Montpellier dans le cadre d’une thèse co-encadrée par le Cemagref et le Cirad.
À la clé, un véritable outil d’aide à la décision qui pourrait être étendu à la viticulture ou à l’exploitation forestière.

Une question de temps
Sur l'île de la Réunion, la culture de la canne à sucre couvre plus de 25 400 ha et la récolte peut s’échelonner sur six mois de l’année.
Cependant, une fois coupées, les cannes doivent être traitées en usine dans les 48h afin d’éviter les réactions de dégradation qui empêchent le processus industriel de cristallisation du sucre.

Les usines fonctionnant à flux tendu et à rendement constant, les industriels ont de plus en plus recours à l’information fournie par des experts en traitement d’image satellitaire pour estimer la progression des surfaces récoltées à l’échelle de l’île.

Une question de logique
Le programme Sucrette coordonné par le Cirad vise à développer des méthodes et des produits basés sur la télédétection pour répondre aux filières de la canne à sucre.
C’est dans ce cadre que Mahmoud El Hajj a mis au point une méthode d’analyse automatique de séries temporelles d’images satellites intégrant le savoir d’expert.

Il a pour cela utilisé le logiciel FisPro développé dans les années 2000, par le Cemagref et l’Inra permettant de construire des systèmes informatiques basés sur la logique floue.
Là où la logique binaire se réfère au 0 et au 1, la logique floue prend en compte les nuances entre ces deux notes, ce qui lui confère une grande flexibilité qui le rapproche du raisonnement humain.

Une question de modèle
Une autre originalité des travaux menés par le jeune scientifique a consisté à mobiliser un modèle de croissance des cultures qui intègre des paramètres biophysiques, climatiques et agronomiques.

Par ce biais, il est possible d’estimer le stade de croissance de la canne à sucre quelles que soient les lacunes présentes sur les images au moment de la prise de vue par le satellite.
Fini les plafonds nuageux chargés de gros cumulo-nimbus qui masquent des hectares de parcelles et rendent inexploitables les photos prises depuis l’espace. 

Une réponse efficace
En fusionnant les données issues des séries temporelles d’images satellites, des modèles de culture et de la connaissance experte, la méthodologie permettra à terme de concevoir un véritable outil d’aide à la décision.

Alors que l’analyse classique d’image mobilise le travail d’un expert sur plusieurs jours, quelques heures suffisent à l’outil pour traiter l’ensemble des parcelles de canne à sucre de l’île de La Réunion.

À l’avenir, des extensions de la méthodologie sont envisageables pour suivre en temps réel la dynamique de tous types de sols agricoles et forestiers.

*Le logiciel FisPro a été développé par le Cemagref et l’Inra dans le cadre d’un projet de transfert de la région Languedoc-Roussillon avec un partenaire industriel, la cave «La Malepère» d’Arzens dans l’Aude. FisPro est un logiciel libre, gratuit et téléchargeable sans limitation.