FLEGT Watch Système automatisé d'alertes forestières à base de données satellites radar / optique en Afrique Centrale / Afrique de l'Ouest
VisioTerra vient de contracter le lancement du projet "FLEGT Watch" pour la surveillance des coupes forestières en Afrique Centrale (projet CV4C du CIDT) et en Afrique de l'Ouest (Tropenbos International). Ce projet est financé par l'Union Européenne et par le programme "Green Livelihoods Alliance" porté par le Gouvernement Néerlandais.
FLEGT
FLEGT est l’acronyme anglais pour "Application des réglementations forestières, gouvernance et échanges commerciaux" – la réponse de l’Union Européenne face au problème international de l’exploitation illégale des forêts et du commerce qui en est issu.
FLEGT Watch renforcera les performances des communautés de surveillance de la forêt en:
analysant systématiquement les données des satellites radar (Sentinel-1) et optiques (Sentinel-2),
calculant des indices bio-géophysiques liés à la forêt (biomasse, feuilles, végétation, humidité...),
détectant automatiquement les changements de valeurs de ces paramètres dans l'image satellite juste acquise,
envoyant des notifications de changement(s) ou alarmes aux observateurs dans leurs aires d'intérêt,
embarquant les données satellites, les cartes et images dans une application de terrain et/ou sur smartphones,
permettant de relever des preuves (photos, mesures, commentaires...) in-situ et de les partager dans le réseau des observateurs et au-delà,
offrant des tableaux de bord des changements observés et de leur suivi par les observateurs,
éditant des rapports sur l'ensemble des observations ou sur une observation en particulier,
se synchronisant avec d'autres plateformes de distribution de données telles que le GFW, AGEOS...
Les enjeux technologiques
La réalisation de ces performances nécessitera d'utiliser les toutes nouvelles technologies pour:
orthorectifier (superposer l'image satellite sur le terrain) les données radar à une précision inégalée que ces données soient reçues en temps-réel ou qu'elles appartiennent aux archives longues (depuis 1991),
corriger les données optiques des effets atmosphériques pour compenser l'épaisseur optique sur les forêts tropicales,
traiter un volume de données considérable estimé à 1 Po (un péta-octet vaut un million de giga-octets),
offrir aux utilisateurs l'information désirée en utilisant une faible bande passante pour échanger quelques kilo-octets sur leurs ordinateurs et smartphones.
L'agenda
Une première version (v1) de FLEGT Watch sera livrée en mai 2018 qui permettra en particulier de recevoir et d'accéder aux données Sentinel 1 et 2 acquises en temps quasi-réel. La version finale (v2) sera livrée en octobre 2018. Une formation sera dispensée auprès des observateurs indépendants des 8 pays d'Afrique Centrale et d'Afrique de l'Ouest.
Les images Sentinel
Fig.2: Zone de Kribi (Cameroun) - Scène Sentinel-2 (optique) acquise le 28 décembre 2017 au-dessus de deux scènes Sentinel-1 (radar) acquises les 12 avril 2015 (au nord) et 13 janvier 2016 (au sud). Quelques limites des unités forestières d'aménagement, forêts communales, vente de coupe, aires protégées et autres zones ont été extraites de la carte du "Domaine forestier du Cameroun, édition 2015" produite par le WRI.Vue dans VtWeb
Les images radar Sentinel-1
La constellation des satellites radar Sentinel-1 comprend aujourd’hui deux missions; deux autres seront lancées pour assurer la continuité du service au-delà de 2030. Le temps de revisite de chaque satellite étant de 12 jours, il est désormais de 6 jours avec S1A et S1B.
L’instrument radar à bord émet un pulse selon deux polarisations qui sont exclusivement soit verticale (V) soit horizontale (H). La réception est réalisée par contre dans les deux directions. On acquiert donc deux images : (VV,VH) qui est le mode par défaut ou (HH,HV).
La largeur de fauchée de l’instrument CSAR est de 240 km en mode ScanSAR interférométrique (IW) qui est le mode par défaut avec une taille de pixel de 10 mètres dans les images.
Le signal radar en bande C n’est pas affecté par les nuages sur le continent. De plus, l’acquisition peut être réalisée de jour (orbite descendante) comme de nuit (orbite montante).
Fig.3: Zone de Kribi (Cameroun) - Scène radar Sentinel-1 acquise le 19 janvier 2017 en orbite montante (de nuit) - Composition colorée VV,VH,VV. Vue dans VtWeb
Les couleurs dans les images sont dues au caractère plus ou moins dépolarisant des cibles et du nombre de rebonds effectués par le signal selon la forme de ces cibles. On observe en particulier ‑une forte réponse VV dans les champs de palmiers de la société SOCAPALM (A), ‑une forte réponse VH dans les forêts d’hévéas de la société Hevecam (B) ou ‑des valeurs semblables dans les deux polarisations pour les forêts hautes (C).
Les images optiques Sentinel-2
La constellation des satellites optiques Sentinel-2 comprend aujourd’hui deux missions; deux autres seront lancées pour assurer la continuité du service au-delà de 2030. Le temps de revisite de chaque satellite étant de 10 jours, il est désormais de 5 jours avec S2A et S2B.
L’instrument optique à bord (MSI) comprend 13 bandes spectrales à une résolution spatiale de 10 mètres (visible et proche infrarouge), 20 mètres (moyen infra-rouge) et 60 mètres (trois bandes d’absorption pour supporter la correction atmosphérique). Les bandes spectrales ont été choisies pour assurer la continuité avec les missions Landsat.
La largeur de fauchée de l’instrument MSI est de 290 km offrant la possibilité d’augmenter encore le temps de revisite.
Fig.4: Zone de Kribi (Cameroun) - Scène optique Sentinel-2 observée le 28 décembre 2017 - Composition colorée moyen-infrarouge / proche-infrarouge / bleu. Vue dans VtWeb
L'observation par un instrument optique dans le domaine visible souffre de l'épaisseur optique en milieu tropical (présence d'aérosols dans l'atmosphère essentiellement sous forme de gouttelettes d'eau). Ce défaut est modéré en utilisant les bandes spectrales de plus grande longueur d'onde dans le domaine de l'infrarouge. Les différentes couleurs de cette image permettent de caractériser la forêt dense (vert sombre), les plantations et zones cultivées (vert clair), les sols nus et les zones urbanisées (ici en rouge / magenta).
Détection de changements de couvert forestier
Les images Sentinel-2 (optique)
comparées aux images Sentinel-1 (radar)
Nous sommes bien plus habitués à analyser les images optiques. Hélas, ces images sont plus de 9 fois sur 10 inexploitables car trop nuageuses au-dessus des forêts d'Afrique Centrale et d'Afrique de l'Ouest. Les acquisitions des images radar sont elles deux fois plus nombreuses (vues de jour et de nuit) et toutes exploitables !
Un des enjeux du projet "FLEGT Watch" sera d'améliorer le rendu des images radar et de former les observateurs à leur interprétation. Cette formation est programmée en fin d'année 2018 et une assistance permanente sera assurée en ligne par VisioTerra.
Les images ci-dessous sont extraites du document "HYP-048-Sentinels-F" présentant le projet "FLEGT Watch" en illustrant quelques changements de couvert forestier observés dans la région de Kribi (sud-ouest du Cameroun).
Fig.5: Forêt communautaire de Abang / Tcha’assono (Cameroun) - Images optiques Sentinel-2 (en haut) comparées aux images radar Sentinel-1 (en bas). Animations dans VtWeb optiqueradar
Dans les images optiques acquises en décembre 2015 et 2017, on observe une clairière ouverte (A) dans la forêt communautaire de Tcha’assono (nord-est de Ma’an). Cette clairière est recouverte en 2017. A l’inverse, une clairière (B) a été ouverte le long de la route D41 qui n’était pas présente en 2015.
Les images radar ont été acquises en janvier 2017 et 2018. On observe que la clairière A était déjà refermée en 2017 et que la clairière B est clairement visible en 2018 alors qu’elle n’existait pas en 2017. L’image radar révèle de plus un élargissement de la voie en C.
Les clairières A et B ont un diamètre d’environ 200 mètres.
Fig.6: Nouvelle route N2 Ebolowa / Meyo (Cameroun) - Images optiques Sentinel-2 (en haut) comparées aux images radar Sentinel-1 (en bas). Animations dans VtWeb optiqueradar
On repère aisément les travaux réalisés en forêt pour le nouveau tracé de la route nationale N2 dans son tronçon reliant les villes d’Ebolowa et de Meyo sur une longueur d’environ 40 km. Comparé à l’ancienne route, le tracé est relativement rectiligne. Les travaux de percée en forêt ont été réalisés dans un intervalle de temps situé entre les mois de janvier 2016 et janvier 2018 comme en témoigne les deux vues radar.
Fig.7: Vue des abords de la concession 09-024 (Cameroun) - Images optiques Sentinel-2 (en haut) comparées aux images radar Sentinel-1 (en bas). Animations dans VtWeb optiqueradar
L’imagerie satellitaire aide les observateurs et les concessionnaires eux-mêmes à contrôler les étendues abattues. La carte incrustée ci-dessous est extraite du « Rapport public de certification du Groupe Wijma Cameroun » finalisé le 31 janvier 2014.
Dans l’enclave (A) située au nord de la concession 09-024, on observe la construction de pistes (B) et d’une aire déboisée de près de 300 m de longueur (C) qui sera peut-être dédiée au stockage du bois ou à la construction d’une scierie (?).
Les opinions exprimées dans ce document reflètent uniquement les résultats des travaux et l'opinion de VisioTerra.
The views expressed herein reflect solely the results of the works and the opinion of VisioTerra.
