Colloque « Espace et éducation »

Feux de forêt, de la donnée spatiale à la protection civile

Michel Deshayes, Cemagref-Engref

Je suis ingénieur en chef au ministère de l'Agriculture et je travaille dans un laboratoire commun au Cemagref et à l'Engref, installé dans la Maison de la télédétection, à Montpellier.

Je vais présenter des images de feux de forêt en France et montrer quelle utilisation l'on peut faire de ces images.

Exemples d'images d'incendie

Incendie des Maures

Je vous présente une image en infrarouge. Normalement, on voit en trois couleurs (rouge, vert et bleu) et l'on représente sur les images les trois couleurs visibles par l'œil. Dans le cas présent, nous avons fait un glissement : nous avons éliminé le bleu, gardé le rouge et le vert et nous avons rajouté la bande du proche infrarouge. L'ensemble crée une image fausse couleur, utilisée généralement pour représenter la végétation. En effet, le proche infrarouge permet de voir davantage de détails sur la végétation.

 


L'avant-feu vu du satellite. © Cnes.


L'après-feu vu du satellite. © Cnes.

 

L'image a été prise alors que le feu était encore en cours. J'ai procédé à un zoom pour vous montrer que les zones rouges étaient les zones en feu. On constate également toute une série de petits points rouges en périphérie des lisières. L'une des difficultés pour les pompiers est de suivre les lisières : quand le feu a été éteint, il peut reprendre à n'importe quel moment à partir d'une lisière.

L'utilisation des images par les pompiers

Les incendies de forêt sont un problème d'environnement très important sur toute la zone méditerranéenne. Quinze départements sont concernés. Une base de données sur ces incendies, Prométhée, a été créée par les pouvoirs publics. Les pompiers l'alimentent via des fiches de feu ouvertes à chaque intervention. Ces fiches de feu comprennent différentes informations : lieu d'origine du feu, surface, cause, etc.

Des images de l'incendie des Maures de 2003 ont été acquises par des capteurs satellitaires parce que la sécurité civile a activé la charte internationale Espace et risques naturels, qui est un accord international entre les différentes agences spatiales pour mettre les documents à disposition, gratuitement, en cas de catastrophe naturelle. Cette charte internationale est également activée en cas de tremblement de terre ou d'inondation.

Dans le cas de l'incendie des Maures, au moins trois images Spot ont été acquises. Ces images ont été intégrées dans des Sig (système d'information géographique). Je qualifierais les Sig de traitement de texte géographique qui permettent de stocker des informations géographiques et de les modifier. À partir de ces Sig, il est possible de créer les contours des incendies, de calculer les surfaces, etc.


Incendie du cap Corse. © Cnes.

Il s'avère que pour la communication avec le Préfet, il est important de disposer d'une estimation rapide et fiable de la surface atteinte. En outre, en zone méditerranéenne, les pompiers ont différents niveaux d'alerte selon le degré de risque. Quand le dernier degré est atteint, les pompiers mettent les véhicules sur le terrain pour permettre une intervention très rapide. Les images jouent donc un rôle dans l'opérationnalité et l'organisation du dispositif.

Pour les feux forestiers, je me suis basé sur les données de l'ONF. Celui-ci est associé à l'établissement du bilan national sur les surfaces brûlées en France fait par le ministère en charge des forêts. Ce bilan sert ensuite à l'élaboration d'un bilan européen. Je me suis renseigné auprès de l'ONF sur la méthode de production de chiffres. En cas de petits feux, les mesures sont faites avec des systèmes GPS. En cas de grands feux et si l'on ne dispose pas d'images satellite, on cale les contours avec un certain nombre de points pris en GPS.

Exemple de l'île de Bornéo

L'île de Bornéo, couverte de forêts tropicales humides, se trouve au niveau de l'équateur. Le climat y est humide mais comporte une courte saison sèche. Depuis quelques dizaines d'années, il est apparu que certaines saisons sèches étaient plus sèches que d'autres, en particulier sous l'influence du phénomène El Niño. En outre, les nouvelles populations qui s'implantent sur l'île procèdent à la déforestation pour mettre en place des plantations ou des rizières. Elles utilisent le feu pour finir de nettoyer les parcelles dont elles ont coupé les arbres. Certaines années, les feux échappent à tout contrôle et brûlent pendant des semaines. Ils peuvent alors détruire des millions d'hectares et ce type de catastrophe n'était pas connu car il se passait dans des zones quasiment inhabitées. C'est au milieu des années quatre-vingt que des chercheurs s'en sont aperçus en regardant des images du satellite Noaa-AVHRR. Au départ ce satellite météorologique à basse résolution a été lancé pour suivre les nuages. Pour ce faire, on utilise une bande infrarouge thermique qui mesure la température des nuages. Je rappelle que la température du sommet du nuage donne une information sur la nature du nuage. On saura donc si ce nuage est susceptible de donner de la pluie. Quelques années plus tard, d'autres scientifiques ont eu accès aux images et ont eu l'idée de regarder la surface de la Terre à travers les nuages. Ils ont constaté que ces types de satellites permettaient un suivi global de la planète.

Les limites des images

À partir des images satellite, on a commencé à développer des activités pour repérer les pixels correspondants à des feux et pour en faire une synthèse mois après mois.


Image de l'île de Bornéo (Noaa-AVHRR). © Cnes.

Il s'agit de feux de savane et de feux de forêt. Le nombre de pixels représentant des feux constitue un indicateur de déforestation. Cependant, il faut faire attention aux interprétations trop hâtives : quelques dizaines de mètres carrés peuvent suffire à faire apparaître un pixel comme étant en feu, mais cela ne signifie pas que toute la forêt soit brûlée. Des problèmes de qualité se posent donc, mais globalement, ces images permettent de faire un suivi de la planète (effet de serre, bilan de carbone, etc.).

Clés de la détection

Comment détecter les feux ? Cela relève de ce qu'on appelle la signature spectrale : le comportement spectral dans les différentes bandes. Le satellite Spot disposait traditionnellement de trois canaux (rouge, vert, bleu), pour s'adapter à l'œil qui ne capte que trois couleurs. Ainsi, par exemple, l'eau a une réponse dans le bleu, qui décroît avec la longueur d'onde. Les sols, quant à eux, ont une réponse globalement linéaire et croissante avec la longueur d'onde. En revanche, la végétation n'a pas un comportement linéaire. La réflectance est plus forte dans le vert qu'elle ne l'est dans le bleu ou dans le rouge : c'est pour cela que l'on voit la végétation en vert. Dans le proche infrarouge, on n'a plus aucune absorption avec les pigments foliaires, mais des phénomènes de réfraction sur les cellules des feuilles de la végétation. Cela se traduit par une augmentation de la réflectance.

Pour détecter les surfaces brûlées, on peut utiliser l'indice de végétation (la pente entre le rouge et le proche infrarouge) ou l'indice de brillance, ou encore l'infrarouge thermique (qui ne permet cependant pas d'évaluer avec exactitude la surface des feux).

Enfin, quelques considérations sur l'avant-feu et l'après-feu vu du satellite :

  • l'avant-feu vu du satellite peut être utilisé par les équipes de l'ONF pour la réalisation des PPRIF (plans de prévention des risques d'incendie de forêt), la mise à jour des cartes de végétation, la mise à jour des cartes bâties, etc. ;
  • l'après-feu vu du satellite permet de faire un suivi de la régénération.

Conclusion

Les images satellite permettent de faire une cartographie qui sera ensuite utilisée pour élaborer des politiques d'aménagement du territoire et des mesures de lutte contre la déforestation.

Échanges avec la salle

De la salle : Dans le cadre de la charte internationale des risques, les images des incendies des Maures et des incendies du Var ont été publiées sur le site EducNet et sur le site de Spot Image. Ce site donne également des précisions sur la manière de traiter les images de feux de forêt pour calculer les superficies brûlées. Ces images sont téléchargeables et peuvent être réutilisées facilement.

De la salle : Existe-t-il un endroit où l'on pourrait trouver une base de données qui donne la correspondance entre les signatures spectrales et le substrat des sols ?

Michel Deshayes : Les signatures spectrales ont une forte variabilité. Par exemple, il n'existe pas une couleur unique pour les sols. Inversement, des confusions sont possibles, par exemple entre une surface brûlée et une ombre de nuage. Créer une base de données sur la correspondance des signatures spectrales est une bonne idée, mais sa mise en œuvre ne permet pas de résoudre tous les problèmes. Par contre certaines situations sont plus simples, et facilitent les distinctions sur les images. L'exemple des feux de forêt est une bonne illustration, car les feux de forêt y sont facilement repérables. Cependant, il faut éviter les pièges et savoir faire la différence entre un feu de forêt et une ombre de nuage, sachant que les deux phénomènes sont représentés en noir. En général le feu se reconnaît par la présence sur l'image du nuage qui est à l'origine de l'ombre.

Michel Kasser : Actuellement, on considère que pour obtenir une analyse pertinente des roches et des sols, il faut beaucoup de bandes spectrales.

De la salle : La vérification sur le terrain reste-t-elle nécessaire ?

Michel Kasser : Absolument. À partir des images satellite, il est possible de dresser des typologies couleur - nature des roches, mais la vérification sur le terrain reste nécessaire.

Danielle Champigny : Un collègue du groupe précédent nous faisait remarquer que, pour pouvoir faire passer un message pédagogique, les enseignants avaient avant tout besoin de disposer d'une image du lieu où ils sont. Or, contrairement aux prises de vue aériennes, les images satellite ne couvrent pas tout le territoire.

Michel Kasser : En France, la prise de vue aérienne est subventionnée par l'État. Les utilisateurs peuvent se procurer à un prix très raisonnable les photographies aériennes. L'État n'a pas répercuté sur les prix les investissements de recherche, qui sont considérables. Le prix des photos aériennes correspond au coût de reproduction de la photo originale.

Par ailleurs, je précise que la prise de vue aérienne en France est systématique depuis la guerre. Les historiens et les géographes peuvent donc, par exemple, organiser des travaux pratiques sur l'évolution urbaine depuis 50 ans. Les archives sont très complètes sur ce sujet, les outils existent.

Danielle Champigny : Le problème fondamental est lié au fait que les enseignants d'histoire-géographie sont à 90 % des historiens. Il faut leur apprendre à exploiter les données et surtout les inciter à s'intéresser davantage à la cartographie.


Actes du séminaire national - Les sciences de la vie et de la Terre au XXIème siècle : enjeux et implications 15 et 16 décembre 2004

Mis à jour le 15 avril 2011
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