Tosca compte-rendu du Groupe Surfaces Continentales Mardi – Jeudi juin 2016, cnes, Paris Participants

Classement B.
CISOMED : Cartographie de l'Infiltrabilité des SOls cultivés en milieux MEDiterranéens, par traitement de données SENTINEL 2 et 1

Porteur : C. GOMEZ (LISAH)

Laboratoire(s) impliqué(s) : LISAH, CESBIO, UMR TETIS, ADACTA

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2015-2016, pour 2 années

La perméabilité des sols est une propriété clé des surfaces continentales contrôlant le partage entre ruissellement et infiltration des pluies dans la zone critique et ses nombreuses conséquences : recharge d'aquifères ressources, recharge de la réserve utile des sols (humidité) et moindre vulnérabilité des capacités de production agricole, érosion hydrique des sols et coulées de boues, crues par ruissellement dans les zones aval exposées, etc.

Cette proposition vise à profiter de l’arrivée de deux capteurs complémentaires à haute répétitivité temporelle (caméra multispectrale SENTINEL-2 et radar SENTINEL-1) afin de construire une cartographie de l’infiltrabilité des sols. Les observables recherchés sont la rugosité, accessible à partir des données S1, afin de différencier les sols lisses des champs labourés, le couvert végétal (NDVI, LAI) et la texture des sols avec S2.

Bien que le sujet soit reconnu comme important, le comité TOSCA recommande aux auteurs de fournir des éléments sur la précision de S1 et S2 pour estimer individuellement les différents paramètres ainsi que la qualité nécessaire des données d’entrée et du modèle pour atteindre l’objectif recherché. Il est également souhaité de mieux préciser comment la méthode de spatialisation des données sera réalisée avec ces instruments.

Classement B.
CLASS-TIP : Cartographie du Littoral Aquitain par classification multiple Semi-Supervisée de descripteurs Texturaux extraits d’Images Pléiades

Porteur : Boukir Samia (G&E – Bordeaux)

Laboratoires impliqués : G&E, UMR IMS, SAS-I-Sea (bordeaux)

Année de première soumission et nombre d'années prévues : APR 2016-2017 pour 2 ans

Le projet vise à exploiter et à valoriser les données Pléiades dans la conception et la validation d’algorithmes nouveaux et performants pour la télédétection optique à Très Haute Résolution (THR) spatiale avec comme principale application la cartographie du littoral aquitain et plus précisément les habitats naturels.

Ce projet vient en support d’une thèse qui vient de démarrer en décembre 2015. Il est la suite du projet TOSCA STELLA (2012-2015). Le projet propose une nouvelle méthode dite 'd'ensemble semi-supervisée' de cartographie de l'occupation des sols (classification multiple & semi-supervisée) avec un nombre réduit de données étiquetées. L'approche se veut innovante en ce sens que les apprentissages semi-supervisés ne tiennent pas compte de l'exploitation de la marge (mesure d'incertitude de la classification, exploitation optimale de l'information, erreurs d'étiquetage) et ne sont pas intégrés dans l'apprentissage d'ensemble. Il s’agit également d’exploiter les primitives texturales non paramétriques, qui se démarque des approches classiques (type GLCM dans un contexte paramétrique). Enfin des données de terrain seront collectées pour les phases d’entrainement et de validation sur des zones littorales ciblées où le projet STELLA-THR a montré ses limites. Les 3 sites atelier seront repris: cordon dunaire du bassin d'Arcachon, marais maritimes, prés salés.

Classement A. Le comité TOSCA préconise de bien mettre en évidence les synergies entre les proposants et de bien préciser les objectifs thématiques notamment sur les « espèces » étudiées sur les 3 sites ateliers, en particulier pour montrer l’intérêt de la prise en compte de la texture. Par ailleurs, le projet doit pouvoir être réalisé avec un budget sensiblement moindre. L'intégration de ce projet dans l'ART Aquitaine mérite d'être précisée pour ne pas rester au stade de la simple opportunité, et l'intégration possible des résultats dans l'OTB mériterait d'être confirmée auprès du CES OSO.
CRYOALP : Etude de la variabilité temporelle des propriétés physiques et de l’étendue des couverts nivo-glaciaires dans les Alpes françaises.

Porteurs : JP Dedieu (LTHE) et A. Rabatel (LGGE)

Laboratoires impliqués : LTHE, LGGE, LEGOS (E. Berthier), CEN (M. Dumont, F . Karbou), Gipsa-Lab, IRSTEA ; tous à Grenoble sauf LEGOS.

Année de première soumission et nombre d'années prévues : APR 2016-2017 pour 5 ans (comme Kalideos)

Ce projet vise à exploiter les nombreuses données spatiales acquises dans le cadre du projet Kalidéos GRACIOUS sur le site des Alpes. L’objectif scientifique est de caractériser les modifications de la cryosphère de montagne, via la couverture neigeuse saisonnière et la fonte des glaciers. Concernant la neige, il s'agit de caractériser les propriétés physiques du manteau neigeux. Les données optiques seront utilisées pour établir des cartes d'enneigement (présence/absence de neige au sol). Les images radar seront utilisées pour déterminer la présence d'eau liquide (état de fonte du manteau) et la hauteur de neige en exploitant les données polarimétriques. Elles seront aussi utilisées dans un système d'assimilation développé ces dernières années en vue de déterminer/contraindre les propriétés internes du manteau. Concernant les glaciers, il s'agit d'étudier la variabilité spatio-temporelle de leurs états de surface. Un premier volet vise à étudier l’évolution de la ligne de neige sur les glaciers, en s'intéressant dans un premier temps à ceux suivis par le SNO GLACIOCLIM. Le deuxième volet reprend les activités conduites auparavant dans TOP GLACIER, à savoir l'estimation de la topographie de surface et la vitesse d'écoulement au moyen d'images optiques.

Le comité TOSCA apprécie le souci de validation des produits aux données in situ de l’ORE GALCIOCLIM, mais il s’étonne d’un nombre de produits proposés relativement faible, reposant surtout sur des algorithmes existants. Même s'il faut reconnaître le travail induit par l'adaptation aux nouveaux capteurs ainsi que les problèmes engendrés par la masse de données plus importantes, le projet ne propose pas d'effort scientifique significatif sur la partie algorithmique, alors que la durée de 5 ans permettrait de développer des actions autrement plus ambitieuses. On pourrait aussi s'attendre à voir des propositions d'applications avales des produits mis en place, mais ce n'est pas le cas.

Classement B. Les objectifs scientifiques de ce projet ne sont pas assez ambitieux et devraient dépasser la production opérationnelle, dont une partie est déjà financée par le CNES via le CES « Neige ». Vu la qualité de leur consortium, et le contexte offert par le soutien Kalidéos sur 5 ans, le comité TOSCA recommande aux proposants de recentrer leur demande sur quelques actions concrètes permettant d'avancer sur les principaux enjeux de recherche de la cryosphère alpine (notamment sur les aspects bilan de masse, et pas seulement volume ou surface/étendue), en explicitant les applications aval en lien avec des utilisateurs. Le comité souhaite aussi que la demande budgétaire du LEGOS soit faite et détaillée dans la proposition CRYO-ALP (et non dans TOPGLACIER).
CUrVe, Climat Urbain et Végétation

Porteur : F. Nerry (ICUBE)

Laboratoires impliqués : ICube, INRA, IETR

Année de première soumission et nombre d'années prévues : APR 2016-2017 pour 2 ans

Le projet vise à développer des outils de modélisation qui pourront - à plus long terme - être utilisés pour évaluer l’impact de la végétalisation de la ville afin de maîtriser ou de moduler les microclimats locaux et le confort urbain. Il reprend en partie le projet COCLICOS soumis en 2015, avec les mêmes outils de modélisation (LASER/F et Méso-NH) et l’appui du dispositif de mesure très détaillé, mais sans l’orienter sur la mise au point d’indices de confort urbain. Le projet est décomposé en 3 axes : (1) développement de méthodologies de caractérisation du LAI et de la géométrie des arbres, et acquisition de données micro-météorologiques, (2) réalisation de simulations LASER/F et Meso-NH, (3) validation par confrontation aux mesures, avec un effort dans l’IRT au moyen d’un ULM.

Au plan expérimental, le comité TOSCA reconnaît l’originalité de certaines mesures (débits de sève) et la difficulté de caractériser le LAI et les fréquences de trous de la végétation en milieu urbain, mais s’inquiète comme en 2015 de l’ampleur du volet expérimental porté par le seul laboratoire ICube (à part 10% pour l’INRA de Clermont-Ferrand et 10% pour l’IETR Rennes, mais ce dernier intervenant plutôt à titre de prestataire de service aéroporté). Il regrette par ailleurs que le choix d’utiliser LASER-F par rapport à d’autres modèles existant dans la communauté (DARTEB, SOLENE, TITAN) ne soit pas justifié. Il aurait été ici intéressant d’avoir un état d’avancement sur l’intégration de la végétation dans LASER/F à l’issue du projet TOSCA AVENUE, pour faciliter l’évaluation du travail restant à accomplir. Un lien avec le reste de la communauté impliquée sur l’urbain en France reste à établir.

En ce qui concerne les acquisitions IRT avec l’avion de l’IETR de Rennes, le comité s’étonne de la réalisation de vols au lever et au coucher du soleil, alors qu’à ces moments d’inversion, les flux sont très faibles, et craint que les difficultés liées à la prise en compte des corrections d’anisotropie directionnelle (non encore opérationnelles) ou à la désagrégation des images IRT satellite pour valider Meso-NH ne soient sous-estimées.

Le volet expérimental alourdit le coût du projet (~36k€), et le caractère indispensable des sujets de Master est insuffisamment justifié, 2 sujets portant de plus sur des questions d’ambiance peu évoquées dans les objectifs du projet.

Classement B.
DANUBE : Synergie des données satellitaires pour l’étude de la végétation du delta du Danube

Porteur : Simona NICULESCU (LETG GEOMER)

Laboratoires impliqués : LETG, ONF, Lab-STICC, IUEM, partenaire roumain.

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2016-2017, 1 année

Le projet est entièrement consacré à la cartographie des roselières en termes de types d’habitats et de l’état de la végétation dans le delta du Danube en exploitant la complémentarité des données RADAR-optique et LIDAR. Il se structure en deux tâches. Une première tâche dédiée à l’évaluation des potentialités des données radar multi-polarisations, multifréquences et multi-résolutions dans différentes configurations angulaires pour la discrimination entre les différents milieux humides. Les données Radar qui seront exploitées sont Sentinel-1, Radarsat-2 et TerraSAR-X. La seconde tâche est consacrée à l’évaluation de la synergie Radar-Optique-Lidar pour la cartographie fine de l’évolution temporelle de la végétation des zones humides. Les données optiques qui seront évaluées sont issues essentiellement de sentinel-2 et pléiades. Les données SPOT 5, 6 et 7 seront aussi exploitées. Les données LIDAR sont acquises dans le cadre d’un autre projet.

Le comité TOSCA souligne le caractère original de ce projet et le soutient car il vise à évaluer le potentiel d’utilisation des données satellitaires notamment RADAR et la synergie LIDAR/RADAR/optique pour des études écologiques dans des écosystèmes d’une très grande importance aussi bien en termes de fonctions écologiques que de services écosystémiques rendus. L’appropriation des données de télédétection pour des applications écologiques et environnementales comme c’est le cas présentement mérite d’être soutenue. Le comité regrette néanmoins que le document fourni, bien qu’il soit clair et convaincant dans son ensemble, donne parfois l’impression d’avoir été écrit à la hâte et que certaines sections soient partielles en particulier en ce qui concerne la mise en œuvre méthodologique.

Classement A. Le comité TOSCA encourage vivement la proposante à se rapprocher de la communauté scientifique spécialisée en télédétection RADAR afin de créer des collaborations solides permettant à la fois d’assurer la maîtrise rigoureuse de ce type de données qui sont complexes et l’exploitation de tout leur potentiel pour répondre aux questions des non-spécialistes écologues et géographes.
DIAPOS-THR : Discrimination automatique par Intelligence Artificielle des Palmiers LCC en milieu naturel et Observations Satellitaires THR : préparation à THR-NG

Porteur : MITJA (ESPACE-DEV)

Laboratoires impliqués : ESPACE-DEV (pas de co-proposant).

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2016-2017, 2 années

L’objectif principal du projet est de mettre au point des algorithmes de cartographie automatique d’individus de palmiers à partir d’images de télédétection à très haute résolution spatiale (<50 cm) (Pléiades THR et THR-NG). Comme souligné lors la première évaluation réalisée en 2015, l’intérêt de développer de nouveaux outils de reconnaissance automatique basée « arbre » est évident et se justifie pleinement au regard de la disponibilité de plus en plus grande d’images de télédétection avec des résolutions spatiales très inférieures aux dimensions du houppier de l’arbre adulte.

Le comité TOSCA a noté les efforts importants entrepris par la proposante pour tenir compte des commentaires et des suggestions qui lui ont été adressés en 2015 notamment l’utilisation d’images simulées à l’aide du modèle DART et l’évaluation des effets angulaires de vue et solaire et de la résolution spatiale à partir de ces images. Il note aussi que la proposante s’est entourée d’une équipe composée de trois permanents spécialisés en mathématiques, informatique et traitement d’images. Cependant, le comité regrette toujours l’absence d’une vraie synergie autour du projet impliquant d’autres équipes.

Classement B. Le projet gagnerait à être mis en œuvre dans le cadre d’une vraie et ambitieuse collaboration engageant clairement des équipes reconnues notamment en modélisation, la simulation et la segmentation d’images.
ECOFLUO: Télédétection in-situ de la fluorescence chlorophyllienne pour le suivi du fonctionnement carboné des écosystèmes en support à la mission FLEX

Porteur : Y. Goulas (LMD)

Laboratoires impliqués : LMD, ECOSYS, ESE, LSCE, NOVELTIS

Année de première soumission et nombre d'années prévues : APR 2016-2017 pour 3 ans

La proposition s'inscrit dans le cadre de la préparation à la mission FLEX de l'ESA pour la mesure de la fluorescence de la chlorophylle, ce qui doit aussi permettre d'améliorer les estimations de production primaire, d'efficience de photosynthèse ou encore d'indicateur de stress. Pour cela, on utilise le modèle de transfert radiatif SCOPE mais qui n'est cependant pas adapté aux cultures (pas de dynamique, pas de prise en compte effet de stress). L'étude proposée vise à renforcer la collecte de données pour valider les modèles du transfert radiatif avec la fluorescence et les schémas d'inversion en fédérant la communauté avec une mise en partage de développement d'outils, de collecte de nouvelles données, et de modèles inverses et de procédures d'assimilation.

Le proposant appartient au MAG (Mission Advisory Group) de l'ESA pour la mission FLEX. Un groupe national est déjà bien coordonné et travaille efficacement à la préparation de la mission FLEX au vu de leur niveau d'implication (mesures in situ régulières, publications). Une version avionnée de FLEX est aussi à l'étude qui pourra être utilisée. Enfin, des sites pérennes existent (SOERE, ICOS) mais il s'agit principalement de sites forêt. L'articulation avec le projet TOSCA Flu-OR engagé est bien explicitée, ainsi qu’avec d'autres projets précurseurs (ANR, etc).

Classement A. Face à une demande financière très importante, le comité TOSCA recommande de privilégier le CDD travaillant sur les développements et l'exploitation des mesures existantes (effets d'angle, rayonnement direct vs diffus, effets de structure), mais pas celui qui est dédié au développement instrumental. Il attendra aussi une clarification de l'articulation du modèle FluorMOD (niveau feuille) avec SCOPE (niveau canopée).
EIZNOGOUD-Océan ^TRANSVERSE

Porteur : F. Durand (LEGOS)

Laboratoires impliqués : LEGOS, LARGE, LIENS, CEPED

Année de première soumission et nombre d’années prévues : APR 2016-2017 pour 3 ans

L’objectif de ce projet est d’utiliser l’imagerie Pléiades pour développer des MNE haute résolution de la région du delta du Gange Brahmapoutre afin d’améliorer les estimations de la bathymétrie/topographie locale pour permettre des études hydrodynamiques et prévenir l’impact des submersions cycloniques dans cette région fortement peuplée et très vulnérable à la hausse du niveau de la mer. Le projet se décompose en 3 étapes : 1) inversion des images stéréo de Pleiades et combinaison avec des données in situ pour estimer un MNE précis. Ces données satellites seront associées et confrontées à celles acquises dans le cadre d'une collaboration avec des partenaires indiens et bangladais. 2) Un modèle numérique pour la simulation de la submersion marine cyclonique (SCHISM+WWMII) utilisera ces données pour proposer des scenarii d'inondation et pour faire 3) une analyse de l'impact des évènements extrêmes sur la région.

Le projet Eiznogoud fait suite à un projet présenté au TOSCA l’année dernière comportant 3 volets : un volet océanographique qui n’a pas été retenu et qui fait l’objet de la présente proposition, un volet géophysique qui comportait notamment une partie sur l’élaboration de MNE régionaux par stéréoscopie Pléiades qui n’a pas été retenu, et qui est reprise dans la présente proposition, et un volet hydrologique qui a été retenu en partie l’an dernier. La principale cause du refus de l’an dernier est l’absence de description précise de la proposition de recherche (entre autres, le rôle des partenaires et le calendrier n’étaient pas clairs). Dans la proposition actuelle, ce problème de précision a été réglé et la proposition semble plus claire et les rôles des partenaires bien établis. Cependant, suite à cet effort de clarté, le projet dans sa nouvelle version a soulevé plusieurs interrogations au sein du TOSCA sur le contenu-même du projet.  

Interrogation majeure : D’une manière générale le TOSCA s’interroge sur les questions scientifiques qui sont abordées dans ce projet. Le projet propose 3 étapes qui se suivent (ou se juxtaposent) et qui pour chacune d’elle ne répond pas à un problème scientifique en tant que telle et ne présente pas d’innovation scientifique en tant que telle. Par exemple La tâche a (élaboration d’un MNE et bathymétrie par imagerie spatiale) qui se base sur l’inversion tri-stéréoscopique à partir de Pléiades sera réalisée par le CNES (P. Kubik et JM Laherrere, service DCT/SI/QI). Le MNE, qui offre une résolution horizontale métrique et une précision verticale entre 0.8m et 1m, sera référencé grâce à une station GPS permanente installée dans le cadre du projet BAND-AID mais cette méthode a déjà été testée et validée dans le passé. De même pour la tache b dans laquelle il s’agit essentiellement d’adapter un modèle hydrodynamique côtier à un nouvel environnement côtier en mettant à jour les champs de bathymétrie et de marées. Aucune innovation n’est proposée sur la physique de l’hydrodynamique côtière. Seule la tache c qui cherche à connecter les résultats physiques à un volet SHS semble innovante mais cette tâche apparaît beaucoup trop juxtaposée au reste pour être crédible (les enquêtes locales ne sont pas menées sur les sites de simulation). Malgré ces points il est clair que cette proposition est intéressante dans son aspect intégrateur en proposant de faire le lien entre la physique de l’environnement et les impacts sur la population locale et leurs perceptions.

Interrogations mineures : Nous n’avons pas compris comment l’épaisseur de la canopée peut être estimée à partir du NDVI seul ; La partie SHS semble peu réfléchie dans une cohérence d’ensemble, en particulier les enquêtes ne sont pas réalisées sur les sites d’étude précédemment choisis.

Classement C. L’aspect intégrateur de cette proposition étant très intéressant et novateur, le comité TOSCA suggère 2 solutions à l’équipe proposante pour donner suite à leur projet:

1. 
   soit l’équipe proposante est capable de montrer que le développement de cette étude intégratrice demande de lever des verrous scientifiques et nécessite des développements scientifiques tels que par exemple « la nécessité de développer des MNE haute résolution pour la bonne représentation des processus hydrodynamiques lors des submersion cyclonique » ou encore « l’importance de la représentation très précises des submersions cyclonique pour comprendre le comportement des populations locales aux évènement extrêmes » ou encore « la nécessité d’un système intégré pour évaluer la propagation des incertitudes » ou autres. Dans ce cas il est suggéré à l’équipe de resoumettre un projet au TOSCA l’an prochain en mettant en évidence ces questions scientifiques.
   
2. 
   Soit il n‘y a pas de réelles questions scientifiques derrière le projet, qui s’appuie de fait essentiellement sur des briques de bases dont on connaît la nature (MNE, modèle hydrodynamique côtier etc) mais qu’il faut simplement adapter à l’environnement local et emboîter pour les appliquer au problème intégré. Dans ce cas, l’étude reste intéressante et il est conseillé à l’équipe de se tourner vers d’autres sources de financement telles que l’Aerospace vallée, les booster applications du CNES ou encore les pôles de compétitivité qui seront motivés par de telles applications.
   

ERASM : Estimation des rendements intra-parcellaires des agrosystèmes par assimilation de données Sentinel1 et 2 dans un modèle agro-météorologique

Porteur : Frédéric BAUP (CESBIO)

Laboratoires impliqués : IETR Rennes, ACMG, COSTEL.

Année de première soumission et nombre d'années prévues : APR 2016, pour 1 an.

L’objectif de ce projet est d’assimiler des données optiques et radar dans un modèle agro-météorologique pour des estimations de rendement intra-parcellaire. Ce projet est dans la continuité d’une longue série de projets sur l’assimilation de données satellitaires dans le modèle SAFY portés par le CESBIO. Les proposants annoncent deux points originaux de leur étude : 1) des cartes de rendement intra-parcellaire, et 2) La combinaison de données optiques et tomographie SAR, l’imagerie 3D produite par tomographie permettant de caractériser le volume du couvert végétal qui ne peut être obtenu par imagerie optique.

Le comité TOSCA estime que le premier point (intra-parcellaire) ne constitue pas une innovation méthodologique en soi. Concernant le deuxième point du projet (tomographie), le TOSCA reconnait l’originalité de l’approche, mais regrette qu’il ne soit pas davantage précisé dans le document comment cette information 3D pourra être assimilé dans le modèle SAFY qui lui-même ne comporte pas de compartiments 3D pour les différents organes de la plante. Enfin le rôle de l’ACMG sur l’applicabilité des résultats, n’est pas du tout détaillée (mais sans doute leur participation est-elle prématurée dans ce projet).

Concernant la demande budgétaire, une grande partie des travaux envisagés pour le CDD pourrait être effectuée par des étudiants de Master ou autre (mesures de terrain et le traitement des images, traitement et analyse des données tomographies).

Classement B.
FASTEMPO

Porteur : A. Tran (AGIRs)

Laboratoires impliqués : AGIRs, TETIS

Année de première soumission et nombre d’années prévues : APR 2016-2017 pour 3 ans

FASTEMPO a pour but de modéliser, à partir de données d’Observation de la Terre, l’occupation et l’utilisation du paysage par des populations animales sauvages et domestiques ainsi que les déplacements des individus constituant ces populations afin de mieux caractériser les contacts et leurs déterminants dans les zones d’interface sauvage/domestique et d’estimer le risque de transmission de pathogènes. Le terrain d’étude est l’Afrique australe et deux maladies sont étudiées : l’une à transmission directe (la fièvre aphteuse) et l’autre à transmission indirecte (la fièvre de la vallée du rift dont le réservoir est le buffle sauvage).

FASTEMPO est la version révisée du projet TEMPO soumis à l’APR2015 et classé C par le comité TOSCA. Cette année, les proposants ont pris en compte certaines remarques faites par les évaluateurs, notamment en simplifiant la proposition scientifique et en divisant le demande financière par 4. Cependant, des recommandations essentielles, et relevant du domaine de la télédétection, n’ont pas été prises en compte. Il s’agit majoritairement de précisions demandées sur les types de données utilisées (par exemple, les indices NDVI sont issus de quels capteurs et utilisés à quelles résolutions ?) et sur les méthodologies prévues en télédétection, par exemple pour l’analyse de la dynamique spatio-temporelle des zones en eaux en Afrique à partir de SPOT6 puis MODIS, ou encore des feux de savanes ou des villages. Ainsi, si le projet FASTEMPO est bien écrit et que le sujet de recherches proposé revêt une grande importance, les aspects télédétection sont trop peu présents, trop peu innovants ou trop peu détaillés pour un projet soumis au TOSCA.

Classement C. Le projet FASTEMPO offre un cadre similaire au projet TELENIPAH en proposant un couplage entre télémétrie et télédétection pour les impacts santé. Le comité TOSCA encourage très fortement les proposants à se rapprocher d’une équipe spécialiste en télédétection, qui pourrait proposer et mettre en œuvre des méthodologies innovantes dans ce domaine, avant d’envisager la soumission d’un nouveau projet au TOSCA.
HYPERBIO : Etude de performances pour l’identification d’espèces d’arbres et l’estimation des variables de biodiversité à partir d’un imageur hyperspectral.

Porteur : FERET (UMR TETIS)

Laboratoires impliquées : TETIS, ONERA, DYNAFOR, INRA

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2016-2017, 2 années

Le projet se situe dans le cadre de la préparation de la mission satellitaire HYPXIM et il est consacré à l’évaluation de l’imagerie hyperspectrale pour la discrimination et la cartographie de la biodiversité forestière. L’objectif principal est de déterminer les besoins en résolutions spatiale, spectrale et radiométrique pour l’estimation de la biodiversité en termes de richesse spécifique et d’abondance. L’approche générale consistera à utiliser des images hyperspectrales aéroportées à très hautes résolutions et de les dégrader spatialement et spectralement à des résolutions supérieures. Les images résultantes seront ensuite évaluées. Quatre sites forestiers seront potentiellement étudiés : trois sites forestiers tropicaux situés à Paracou et Nouragues en Guyane française et dans le parc national de la Lopé au Gabon et un site forestier – forêt de Fabas- situé au sud d’Aurignac (Haute Garonne). Les images aéroportées sont été déjà acquises (2015/2016) par l’ONERA sur la forêt de Fabas et la forêt Gabonaise. En Guyane française, une campagne d’acquisition est programmée pour l’automne 2016. En ce qui concerne les données de validation terrain, des données sont disponibles ou sont en phase de l’être. Enfin, d’un point de vue méthodologique, de nombreux travaux antérieurs et en cours ont déjà permis le développement d’un certain nombre d’outils et de méthodes qui seront utilisés dans le cadre du projet (simulateur d’images développé par l’ONERA, plusieurs thèses en cours, projet HUMPER TOSCA, …). Le document est clair et les différentes tâches sont clairement explicitées.

Classement A. Très bon projet, présenté avec beaucoup de clarté et de rigueur.
Irriga-Detection : Détection et caractérisation des cultures irriguées à partir d’une série d’images radar et optique à haute résolution spatiale et temporelle : Application au site expérimental du Berambadi en Inde

Porteur : S. Corgne (LETG COSTEL)

Labos associés : LETG, Telecom Bretagne, IETR, CESBIO, INRA Rennes, ONERA, ISc Inde Bangalore

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2016-2017, pour 3 ans

Ce projet qui présente de fort enjeux environnementaux et sociétaux vise à cartographier les cultures et les rotations dans le contexte agricole de l’Inde du Sud où se cumulent les difficultés dues à la très petite taille du parcellaire et au fort ennuagement à certaines saisons. Le projet s’appuie sur la synergie optique/radar et prépare ainsi à l’utilisation opérationnelle des futures données spatiales (Sentinel en particulier) ; il repose sur la mise en œuvre de méthodologies de classification combinant une étape de détection des cultures irriguées par adaptation des méthodes de fusion, puis de discrimination des cultures à partir de séries temporelles en s’appuyant sur la théorie du chaos. Il tire profit d’une communauté scientifique solide déjà rassemblée autour du LMI CEFIRSE (CESBIO, IRD, IISc), collaborant depuis 3 ans (projet AICHA), et proposant un projet ANR (ATCHA) sur le développement durable. Le dispositif de validation au sol est solide (200 parcelles dont la moitié est suivie depuis plusieurs années) avec une implication locale sérieuse (Institut des Sciences de Bangalore). Le débouché assimilation dans le modèle hydrologique (tâche 3.3) est un objectif ambitieux à plus long terme, qui conditionne la durée du projet à 3 ans, et devra être détaillé dans les propositions annuelles à venir.

Le besoin de 2 master 2 est à expliciter et les sujets de stage à détailler. La demande de CDD est justifiée par le volume important de traitement et d’exploitation des données que ne peuvent assurer le seul personnel scientifique encadrant le projet (entre 10 et 20% hormis le porteur). Le comité TOSCA attendra cependant une justification approfondie du besoin de CDD pour la 2^ème année du projet, et avec une définition de l’échéancier prévisionnel jusqu’au terme du projet.

Classement A.

IRT_Photogram : Mise au point d’une méthodologie de photogrammétrie IRT par drone pour caractériser les profils 3D de température de surface au sein de la végétation

Porteur: M. Irvine (INRA/ISPA)

Laboratoire(s) impliqué(s) : ISPA.

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2016-2017, pour 2 ans

Le projet s’inscrit dans le cadre de la préparation de la future mission spatiale dans l'infrarouge thermique (IRT) en partenariat avec l’Inde (collaboration entre le CNES et l’agence spatiale indienne ISRO. Elle vient compléter d'autres propositions sur ce thème (DIROPTHERM, PITEAS, CATUT).

Cette étude affiche plusieurs objectifs dont la mise au point d'une méthodologie de photogrammétrie 3D dans l’IRT par drone pour déterminer expérimentalement les températures des différentes facettes végétales et du sol dans la canopée, avec pour originalité d'observer des proportions de sol (vignes, peuplement de pin maritime, maïs). Mais aussi la modélisation des processus dans les TSVA (transfert sol végétation atmosphère) multi-couches 1D tels que SCOPE ou MUSICA, avec notamment le calcul des températures de surface des éléments à l’ombre et au soleil par couche. La mesure directe des profils de température dans la canopée faite dans le cadre de ce projet permettra de tester les modèles multi-couches alors que très peu de validation réelle n'a à ce jour été faite.

La photogrammétrie IRT est encore sous exploitée et ce projet pourrait apporter des résultats nouveaux. Mais il existe des difficultés techniques que ce projet visera à surmonter: turbulence atmosphérique, discrimination nette des points entre images. Le pin maritime est un candidat privilégié car le couvert étudié doit être peu dense et le signal atteindre le sol. Les verrous sont bien connus, décrits, et non occultés. Le travail théorique en optique récent avec le modèle SCOPE sera repris avec une hiérarchie des paramètres de structure influents.

Les travaux proposés sont très pertinents et indispensables pour progresser dans l'interprétation des données IRT à haute résolution sur les couverts végétaux. L'équipe INRA a déjà une grande expertise, aussi bien sur le plan expérimental qu'en modélisation. Cependant, le volet modélisation se réduit à l'utilisation du modèle SCOPE alors que le modèle MUSICA devrait être mieux mis en avant dans les objectifs du projet. Le projet pourrait associer d'autres équipes de modélisation multi-sources comme l'équipe de MUSICA car ce modèle est performant pour la modélisation des processus d'évapotranspiration (i.e., transferts turbulents dans le couvert et de l'eau dans le sol) mais peut-être moins performant au niveau transfert radiatif que SCOPE. Cette ouverture est à encourager ainsi que l'inter-comparaison avec des modèles de niveau de complexité différents pour juger des processus/modélisations à privilégier.

Le sujet est clairement d'intérêt et les proposants ont une excellente expertise à la fois de la mesure physique IRT et du savoir-faire avec la mesure par drone. Les tâches sont bien décrites et réalisables. Cela doit déboucher sur un protocole de mesure pour offrir des observations de Ts en 3D (profils verticaux et variants feuillage ombré et éclairé). La demande financière est raisonnable. Les moyens propres sur le projet sont importants et décrits dans la proposition.

Classement A.
LAKEICE ^TRANSVERSE

Proposant : Alexei KOURAEV (LEGOS)

Laboratoire(s) impliqué(s) : LEGOS (pas de co-proposant).

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2016-2017, pour 4 ans

Les objectifs du projet sont d’étudier le comportement du signal radar altimétrique à petite échelle sur les différents types de glace ; d’exploiter les données et les connaissances acquises pour les études des changements de régime de la glace en les combinant avec une approche de modélisation numérique ; d’étudier les phénomènes de la dynamique d'eau dans les lacs qui précédent et affectent la formation, évolution et la fonte de la glace ; Contribuer à la préparation et/ou utilisation des données de missions satellitaires récentes (Jason-3, Sentinel-1, Sentinel-2, Sentinel-3a) ou futures (SWOT, Thirsty, SWIM/CFOSat, etc.). Les travaux proposés en 2015-2016 sont essentiellement des travaux de terrain.

Le comité TOSCA salue la belle visibilité récente du projet : http://www.insu.cnrs.fr/node/5825, et félicite le proposant pour l’effort d’avoir renouvelé sa proposition, conformément aux recommandations formulées l’an dernier. Ceci permet de mieux cerner les objectifs et perspectives du projet.

Classement A. Le comité suggère d’explorer les liens entre fonte des lacs glacés et biogéochimie.

LEAF-EXPEVAL» (Leaf – expérimentation/validation)

Porteur : DURRIEU (UMR TETIS)

Laboratoires impliqués : IRD, AMAP ; CESBIO ; UMR TETIS, IRSTEA

Année de première soumission et nombre d'année(s) prévue(s) : APR 2016-2017, 2 années

Cette nouvelle proposition est dans la continuité du projet STEM-LEAF financé par le CNES-TOSCA sur la période 2013-2015. Le projet STEM-LEAF a porté sur la simulation du signal LIDAR sur des peuplements forestiers à l’aide du modèle DART et l’analyse de la sensibilité du signal à certaines propriétés du couvert végétal. Il n’y a pas eu de validation par comparaison des signaux simulés aux signaux mesurés. Cette proposition vise essentiellement la validation des approches de modélisation développées dans STEM-LEAF et ensuite de développer et de valider la simulation du signal LIDAR large empreinte par agrégation des données LIDAR à petite empreinte. En ce qui concerne le premier objectif, des simulations DART seront réalisées sur un ou deux sites tropicaux (ceux échantillonnés dans HYPERTROPIK) et comparées ensuite aux acquisitions LIDAR topographique à retour d’onde complète (pilotage des acquisitions par le CNES – campagne prévue à l’automne 2016). En ce qui concerne le second objectif, des travaux antérieurs ont permis le développement d’un certain nombre d’outils et de méthodes d’agrégation de données LIDAR pour simuler des acquisitions larges empreintes.

Classement A. Le comité TOSCA soutient le projet et encourage la synergie entre les équipes proposantes notamment en ce qui concerne le développement méthodologique visant une meilleure compréhension des interactions signal LIDAR et structure du couvert forestier à l’aide du couplage entre les approches expérimentales et la modélisation. Le rapprochement avec le projet HYPERTROPIK est appréciable.

MIMOSA : Dynamique du MIcrophytobenthos : une approche couplée MOdélisation numérique 3D/données SAtellitales ^TRANSVERSE

Porteur : Vincent LE FOUEST (UMR LIENSs Littoral-Environnement et sociétés de La Rochelle)

Laboratoires impliqués : LIENS, Univ. De Nantes (Laboratoire Mer, Molécules, Santé), IFREMER en Charente, Univ. Laval (Québec).

Année de première soumission et nombre d'années prévues : APR 2016, pour 2 ans

L’objectif général du projet est de quantifier l’activité et le devenir du biofilm produit par le microphytobenthos (MPB) dans les vasières intertidales, en alliant modélisation numérique couplée océan/sédiment/MPB et données satellitales à moyenne résolution spatiale. Pour y parvenir, 3 axes de recherche sont proposés à travers (1) la production de cartes de biomasse de chlorophylle-a (Chla) et de production primaire (PP) du MPB à partir de données d’indice de végétation par différence normalisé (NDVI) obtenues par télédétection spatiale haute résolution, (2) la compréhension des processus impliqués dans le cycle saisonnier de Chla et de PP du MPB observé par télédétection à l’aide du modèle numérique, et (3) l’estimation des flux de biomasse de MPB remise en suspension dans la colonne d’eau et exporté au-delà des vasières.

La proposition est bien rédigée, bien argumentée et bien détaillée. En particulier, un effort important a été fait pour décrire la méthodologie permettant d’obtenir des cartes de Chla et de PP à partir du NDVI obtenu à partir des missions SPOT et MODIS. L’équipe proposante possède l’expertise pour atteindre les objectifs affichés. Le budget est bien justifié.

Cependant, le comité TOSCA demande à l’équipe proposante de préciser différents points :

1-      Les proposants privilégient la solution SPOT (dont les images sont payantes). Ils parlent d’archives mais ne donnent aucune information sur le nombre d’image disponibles et exploitables. Ont-ils recensé ce nombre ? Pourquoi ne pas avoir privilégié d’emblée la solution Landsat-8 et Sentinel-2 ?

2-      En basant leur approche sur le NDVI, les proposants négligent les autres bandes spectrales. Il y a donc une perte d’information. Pourquoi ce choix ?

3-      L’approche proposée est complexe et porteuse d’incertitudes, notamment en termes de changement d’échelle (passage du laboratoire ou terrain, au satellitaire). Comment les proposants vont évaluer la propagation des erreurs dans leur approche ?

Classement A.


OSE : Observatoire Spatial de l’Enneigement

Proposant : Simon Gascoin (CEBSIO)

Laboratoires impliqués : CESBIO, LEGOS, CNRM-GAME/CEN, CNES – DCT/SI/AP

Laboratoires étrangers : CNRS-Liban (Centre de télédétection), GéoRessources (Maroc)

Année de première soumission et nombre d'années prévues : APR 2016-2017 pour 2 ans

Le projet s'intéresse à la cartographie du manteau neigeux par satellite optique haute résolution. Il vise à résoudre deux problèmes liés : le premier concerne l’estimation de l'étendue de neige (carte d'enneigement) en exploitant Sentinel-2 qui offre un compromis résolution/revisite adapté aux zones de montagne, et le deuxième l'évaluation de la hauteur du manteaux neigeux. Le premier objectif est déjà bien avancé puisqu'un produit est en cours de passage en opérationnel sur THEIA avec à terme l'ambition de couvrir les Pyrénées et une partie des Alpes. Les travaux complémentaires sur ce thème viseront à pousser la validation et à promouvoir les données, autant pour la recherche académique qu'auprès des acteurs locaux. Le deuxième objectif implique la production de MNT avec pléiades pour en déduire la hauteur de neige par différenciation selon une méthodologie éprouvée dans le projet TOPGLACIER. Les premiers tests sur la neige donnent des résultats encourageants (10 cm de résolution verticale) ce qui motive la poursuite des recherches sur trois sites (Pyrénées, Mont-Liban, Atlas). L'analyse des données fera l'objet de deux thèses incluant en sus un volet modélisation distribuée du manteau neigeux.

Les objectifs télédétection de ce projet sont bien décrits et pertinents avec une originalité sur la dérivation des hauteurs de manteau neigeux. A ce stade, les deux objectifs semblent toutefois relativement découplés car les résolutions/couvertures/revisites sont très différentes mais le projet précise la volonté de mettre en place à terme un système d'assimilation qui permettrait de réconcilier ces deux facettes. La partie modélisation distribuée en revanche n'est pas vraiment décrite, et les incertitudes sous-jacentes à cet exercice ne sont pas abordées. La fiche budgétaire pour la seconde année n'est pas remplie.

Classement A. Le comité s'interroge sur la modélisation et en particulier sur la faisabilité sur le site karstique. Il souhaite des clarifications méthodologiques sur ces points l’année prochaine.
PERMASENSING : surveillance du permafrost par télédétection

Porteur : Franck Garestier UMR 6143 M2C

Laboratoires impliqués : M2C (pas de co-proposant)

Année de première soumission et nombre d’années prévues : APR2016-2017 pour 3 ans

Le but de ce projet est d'utiliser les techniques de télédétection actives (SAR et altimétrie) pour estimer les paramètres physiques des surfaces périglaciaires qui influencent les émissions de gaz à effet de serre (épaisseur de la couche active, humidité de surface, type de sol et de végétation…), dont la distribution est jusqu’alors très mal connue et fait défaut à la modélisation du climat, ainsi que leur dynamique lors du cycle gel/dégel. Les objectifs sont importants, bien décrits, et la méthodologie est adaptée. L’innovation n’est pas vraiment dans les données spatiales utilisées mais dans la modélisation/inversion, avec des résultats potentiels innovants et importants. Le financement porte essentiellement sur des mesures de terrain.

Classement A.
PITEAS : Production par Interpolation Temporelle de l’Evapotranspiration journalière issue de l’infrarouge thermique à l’Aide de données auxiliaireS

Porteur : G. Boulet (CESBIO/IRD)

Labos associés : CESBIO, HSM, INRA/EMMAH, CNRM + IRD ESPACE-DEV Montpellier et Nouméa, SESSTIM, Institut Pasteur de Madagascar, SANSA et Université de Pretoria (Afrique du Sud)

Année de première soumission et nombre d’années prévues : APR2016-2017 pour 3 ans

Le problème de la non continuité journalière des informations IRT, du fait principalement de la couverture nuageuse, reste un point dur pour l’application opérationnelle des données des futurs capteurs haute résolution/haute revisite à l’estimation de l’évapotranspiration. Alors que l’on dispose aujourd’hui d’outils élaborés d’estimation de l’ETR journalière et de sa précision (EVASPA en particulier dans la communauté française), l’interpolation d’ETR entre les journées claires repose encore sur des méthodes trop simplistes. Le projet vise à mettre au point des méthodes nouvelles en ce sens en suivant 2 axes de travail sur (1) l’interpolation (évaluation et modalités d’utilisation de nouveaux supports : données climatiques, produits satellite, SURFEX, etc…), et (2) l’assimilation en s'appuyant sur le modèle SAMIR. Pour accompagner ce deuxième volet traité en années 2 et 3, une demande de bourse de thèse sera déposée à l’automne 2016.

Le travail proposé sur les 2 approches (volet 1 interpolation, et volet 2 assimilation) s’appuie sur des bases solides (EVASPA et corpus de de données de validation) et rassemble un consortium de 4 laboratoires ayant toute l’expérience nécessaire. Cependant, la demande financière (hors le CDD justifié) est élevée et devra être réduite (en particulier la part missions/déplacements/colloques et frais de publication très élevée). La demande qui sera faite en 2017 (volet 2) devra être précisée et réactualisée en fonction de l’attribution ou non par le CNES de la bourse de thèse conjointe CESBIO/EMMAH sur l’assimilation.

Classement A. Le pôle THEIA doit être capable de proposer une première version de produits évapotranspiration à très court terme, les versions futures intégrant les améliorations attendues au fur et à mesure de leur élaboration. Le comité TOSCA et le pôle THEIA insistent donc pour qu’un échéancier d’implémentation d’EVASPA dans le CES Evapotranspiration de THEIA soit proposé rapidement.