Outils personnels

Vous êtes ici : Accueil / PHC Utique franco-tunisien / Projets en cours / Suivi des oliviers de la région de Sfax par inversion de signaux LIDAR ICESAT 2 et d'images SENTINEL-2"

Suivi des oliviers de la région de Sfax par inversion de signaux LIDAR ICESAT 2 et d'images SENTINEL-2"

PHC : Utique
Codes du projet : 17G1121 -- Campus N° 37154VD
Domaine : Sciences de l'ingénieur (SI)
Intitulé : Suivi des oliviers de la région de Sfax par inversion de signaux LIDAR ICESAT 2 et d'images SENTINEL-2"
Porteur(s) : M. GASTELLU-ETCHEGORRY Jean-Philippe, M. KALLEL Abdelaziz, M. ROUJEAN Jean-Louis, M. GARGOURI Kamel
Date de début : 01/01/2020
Date de fin : 31/12/2019

En Tunisie, l'olivier, avec près de 80 millions de pieds, occupe les deux tiers de la surface arboricole avec 1.8 million d’hectares dont 1.5 million d’hectares en plein répartis avec 1.4 million ha d’oliviers à huile et 19 000 ha d’oliviers de table. Ils sont gérés par environ 309 000 exploitants, soit 60% des agriculteurs. Une gestion durable des oliviers est nécessaire pour maintenir la diversité biologique, la productivité et la régénération des écosystèmes. Une telle gestion est nécessaire pour relever des défis majeurs comme l’adaptation à la sécheresse, la modération de l’effet du changement climatique et le maintien de la biodiversité.
Le rôle important des oliviers dans la sécurité alimentaire ainsi que la caractérisation du fonctionnement de l’écosystème expliquent le besoin urgent de recherches dans le domaine de la télédétection optique. La télédétection est d'ores et déjà un outil très performant pour suivre l’évolution des surfaces terrestres (e.g. stade phénologique des cultures et systèmes agro-forestiers). Les besoins croissants de notre société en termes de production et de durabilité de notre environnement expliquent l'urgence de caractériser le couvert végétal en termes de propriétés biophysiques précises.
Ce projet concerne l'inversion des mesures de télédétection via la modélisation physique de ces mesures, et non via des méthodes empiriques à partir de mesures in-situ des paramètres biophysiques d'intérêt. Deux types de données de télédétection sont considérés : LiDARs et radiomètres optiques. Ces données sont très prometteuses, car elles sont complémentaires. L'imagerie haute résolution des imageurs optiques multi-spectraux (e.g., Sentinel-2) renseigne sur l'état (humidité, stade phénologique, etc.) des surfaces terrestres (sols, végétation, océans, etc.) via la détection de leurs propriétés optiques (Laurent et al., 2014 ; Chaâbouni & Kallel, 2016). Le signal LiDAR est une des techniques les plus efficaces pour décrire et modéliser la structure 3-D des arbres (Drake et al., 2003; Asneret al., 2012, Zhao et al., 2013 ; Lahivaara et al., 2014 ; Ben Hmida et al., 2016). En plus de renseigner sur la hauteur des arbres (Sexton et al. 2009), le signal LiDAR est susceptible de renseigner sur la distribution verticale de propriétés "intra-couronnes" des arbres comme la fraction de couverture et l’indice foliaire (Koetz et al., 2006 ; Ben Hmida et al. 2016).
La problématique est de développer des méthodes mathématiques robustes capables de s'appuyer sur des modèles physiques précis. Ceci est en particulier le cas pour les capteurs LiDARs du fait de leur récente introduction en télédétection et de la spécificité de leurs acquisitions : mesure du profil temporel de mesures radiométriques.

Objectifs

Dans ce projet, le consortium centrera le travail sur l’inversion des mesures de télédétection ; les formes d’ondes LiDAR (e.g. IceSat-2) et les images multispectrales (e.g. Sentinel-2) afin de profiter de leur complémentarité. Cette inversion va permettre de faire le suivi des oliviers et d’étudier leur adaptation aux conditions météorologiques et climatiques et la détection des maladies.
Pour se faire, nous allons travailler avec le modèle de transfert radiatif 3-D "DART" (http://www.cesbio.ups-tlse.fr/dart), qui est un outil très performant et quasi unique pour simuler (1) le signal LiDAR issu de milieu hétérogène et complexe (e.g., couvert arboré) et (2) les observations multispectrales, à toute résolution spatiale et spectrale et toute direction solaire et d'observation. Ce modèle est développé depuis 1993 par l’équipe DART de CESBIO (http://www.cesbio.ups-tlse.fr/index_us.htm) en collaboration avec le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) dans le but conforter sa position en tant qu'outil de référence pour les scientifiques et le milieu professionnel (études d'environnement climatique, conception de nouveaux capteurs,…). Il a été breveté en 2003. L'Université Paul Sabatier de Toulouse (France) le distribue sous forme de licence libre pour la Recherche et pour l'enseignement de la télédétection et du bilan radiatif. Différents centres (NASA, ESA, etc.) l'utilisent du fait de ses nombreuses applications scientifiques et technologiques dans le domaine du spatial.

Résultats

3. Valorisation
3.1. Côté Français
- DART est largement utilisé dans différents laboratoires dans le monde (CNES, IRD, MAGELLIUM, NASA), le fait d’ajouter des méthodes d’inversion des formes d’ondes LiDAR et des images multispectrales pourrait répondre aux besoins des utilisateurs.
Particulièrement, ces fonctionnalités sont très demandées dans la communauté scientifique.
- Météo France va tirer profil des résultats de traitement pour ses propres besoins et applications.
3.2. Côté Tunisien
L’inversion des propriétés des oliviers par télédétection va faciliter l’accès à l’information et de travailler aussi bien sur l’échelle locale que régionale. En plus, l’acquisition de ces deux types de données complémentaires d’une façon régulière va permettre de faire le suivi de la croissance des nouvelles espèces d’oliviers ainsi que l’analyse de leur comportement en fonction des effets climatiques comme la sécheresse ou l’échauffement climatique. Ce type de résultats est bien attendu par le ministère de l’agriculture en Tunisie, particulièrement l’institut de l’Olivier de Sfax est bien intéressé à ce projet et cette coopération puisque à travers ce projet plusieurs outils des traitements des données de télédétection seront fournis en faveur d’estimer la récolte et d’ajuster l’estimation au cours du temps et cela avec un système de mesure fiable capable d’estimer et mesurer les paramètres clefs des oliviers.

Informations supplémentaires

Institut de l'Olivier

Partenaire tunisien
Sfax
http://www.iosfax.agrinet.tn

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire Amélioration de la Productivité de l’Olivier et de la Qualité du Produit (IOSFAX)


Responsable(s)
Kamel GARGOURI - IOSFAX - Sfax - Tél :0021674241240 - Email :contact@iosfax.agrinet.tn

CNRS - UMR 5205 (STIC)

Partenaire français
Villeurbanne

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Centre d’Etudes Spatiales de la BIOsphère (CESBIO)


Responsable(s)
Jean-Philippe GASTELLU-ETCHEGORRY - CESBIO - Toulouse - Tél :0561556130 - Email :jean-philippe.gastellu-etchegorry@cesbio.cnes.fr

Centre de recherches en numérique de Sfax

Partenaire tunisien
Sfax
http://www.crns.rnrt.tn/

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Advanced Technologies for Medecine and Signals (ATMS)


Responsable(s)
Abdelaziz KALLEL - ATMS - Sfax - Tél :0021674274088 - Email :ahmed.benhamidag@gmail.com

Météo France

Partenaire français
Toulouse
http://www.meteo.fr

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM)


Responsable(s)
Jean-Louis ROUJEAN - CNRM - Toulouse - Tél :0561556130 - Email :jean-louis.roujean@meteo.fr