Potentiel comparé des données de Météosat
Actes des Journées scientifiques du réseau trosion et GŒS de l'AUF -25-27octobre2005
Les fortes pluies d'une zone de convergence intertropicale du 1erau 7 mars 2005 ont causé une extension beaucoup plus importante du lac Alaotra par rapportà la normale. Le cumul de pluie de ces sept jours représente les 75
à
100%de la quantité normale de pluie qui tombe dans la région d'Alaotra-Mangoro au mois de mars (Rabefitia, 2005). Cette répartition irrégulière au niveau de la précipita-tion mensuelle a conduitàl'inondation de quelques zonesàla périphérie immé-diate de la zone marécageuse. Deux régions ont été touchées: les communes de Vohitsara et d'Anororo. La catastrophe a laissé un triste bilan de 7000 sinistrés dont 3500 sans-abri sur une population de 7318 habitants pour la commune rurale de Vohitsara, 8 853 sinistrés dont 4500 sans-abri sur 10000 habitants pour la commune d'Anororo, ces informations ont été recueillies auprès des autorités locales.Notre propos est donc de comparer la potentialité des images de MSG et de 11magerie radarà l'étude de l'extension de ce lac après ces intempéries.
Méthodologie
Météosat 8 ou Météosat seconde génération (MSG) est la nouvelle génération de satellite météorologique géostationnaire. Ses applications majeures sont la prévision du temps, la climatologie et l'étude des changements climatiques ter-restres. Mais d'autres applications possibles sont le suivi de l'occupation des sols, des cultures et des cycles de végétation ainsi que la gestion des risques et catas-trophes. Les images de MSG présentent un intérêt majeur pour cette étude, elles sont acquises toutes les quinze minutes et permettent un suiviàquasi-temps réel de l'évolution de la situation.
Dans cette étude, nous l'avons utilisé pour la surveillance des crues du lac Alao-tra et de l'inondation dans la région d'AlaoAlao-tra-Mangoro. Ceci est rendu possible par l'utilisation d'indices classiques en télédétection: l'indice de végétation connu sous le sigle NDVI et de l'indice de brillance ou lB. Pour celailfaut échantillonner les bandes pertinentes et les images présentant très peu de nuages. Nous avons fait un seuillage des histogrammes des différents néo-canaux et avons obtenu des images binaires eau/non-eau qui serviront pour déterminer les zones humi-des. Les échantillons de données utilisées ont été obtenus auprès de l'École supé-rieure d'informatique électronique automatique, (ESIEA), en France, dans le cadre d'une collaboration de travail.
L'imagerie radar fait partie de la télédétection active, l'antenne se comporteà la fois comme émetteur et récepteur de signaux. L'image est le résultat du traite-ment des signaux captés, retrodiffusés par les objets terrestres. Avec une résolu-tion plus importante de 100 m, elle est capable de cartographier plus en détailla limite des zones touchées par l'inondation ainsi que les zones très susceptibles à l'érosion età l'ensablement. Comme les images radar sont des images «tout temps », on peut s'en servir lorsque les images optiques sont noyées dans les nuages (ESA, 2002).
3.Méthodes: indicateurs, SIG, cartographie
Les images radar sont en provenance du capteur ASAR du satellite ENVISAT de l'Agence spatiale européenne dans le cadre du projet TIGER. Les 4 images en mode
Wide 5wath,
et pour l'instant en résolution dégradée, ont permis de compléter les informations sur l'inondation. Nous jugeons que les images en pleine résolution donneront plus de détails sur le problème de l'érosion et de l'envasement. Sur le plan agricole, nous verronsàquel point l'étude de la rétroduffision peut être utile pour estimer le rendement agricole après cette catastrophe.Résultats et interprétation Potentialité de MSG
L'indice de végétation obtenu
à
partir des images de MSG permet en général de cartographier et de suivre la dynamique des couvertures végétales du milieu continental. Une analyse de l'histogramme a permis de distinguer 3 objets sur l'image: la mer avec les grands lacs, le nuage et la couverture végétale dans le continent (figure'). La binarisation de l'image ne pose donc pas de problème, il suffit de saturer les deux classes « mer-eau» et « nuage»à0 et la classe « conti-nent»à
255. Il y a évidemment une corrélation entre les objets et le seuillage seul ne suffit pas pour la distinction des zones inondées.Figure 1.Comparaison de l'histogramme des différents canaux et indices avec ses différents modes.
2D7 191 132
Histogramme de la bande VISOO6 Histogramme de la bande VISOO8 Histogramme de la bandeIRD 16
.!!lu CD
+ Cl
~ al OZ!
~{
.~2!0.J
099.17 145.21 191.25
Histogramme du NOVI
Cl>
Cl al
:2
0.00 14O.B3 281.66
Histogramme de l'lB
Pour 11ndice de brillance, deux modes sont bien nets sur l'histogramme, celui des eaux et celui des continents. Mais de plus, les nuages ont une valeur radiomé-trique plus élevée sur l'image de cet indice qu'il est plus facile de distinguer l'eau des pôles minéral et végétal.
Actes des Journées scientifiques du réseau trosion et GŒS de l'AUF -25-27octobre2005
Les bandes du visible O,Sllm (VISOOS) et du proche infrarouge 1,6 Ilm (lR016) présentent les mêmes histogrammes que l'indice de brillance (figure 1), IR016 sépare mieux les lacs et la mer des sols et nuages. L'histogramme de la bande du visible 0,6 Ilm (VIS006) est unimodale et ne présente aucun intérêt dans cette étude. Les mêmes remarques qu'au NOVI sont valables sur la binarisation de l'lB et des bandes spectrales.
La cartographie des lacs a été facilitée par la composition colorée des deux indi-ces et de la bande proche infrarouge (1,6Ilm). Cette composition colorée consiste
à
mettre au canal rouge de l'écran d'affichage l'image binaire de NOVI, au canal vert l'image binaire de lB et au canal bleu l'image binaire de la bande infrarouge.La mer et les lacs sont alors saturés en noir, le continent en blanc et les nuages en cyan. Les nuages peu épais sont colorés en vert
à
cause de la sensibilité de l'indice de brillance au nuage. Les zones marécageuses et les zones littorales sont plutôt en rouge car le NOVI est très susceptible aux faibles couvertures végétales ou en jaune quand il ya des nuages peu épais.Les mêmes procédures ont été appliquées sur tous les échantillons de données de MSG et ont permis de suivre l'évolution de la crue du lac Alaotra entre février et mars 2005. Les résolutions de MSG pour Madagascar varient de 2,5àS km en x et de 2,5
à
4 km en y, le lac Alaotra ne fait qu'une dizaine de pixels sur l'image. On peut constater sur la figure 2 l'évolution des crues du lac en si peu de temps et l'apparition de l'inondation dans le Sud-Ouest du marécage.Ils'agit des périmè-tres rizicoles. Les causes essentielles de cette catastrophe sont le débordement des canaux d'irrigationà
cause de l'ensablement et surtout de l'importance de la pluie dans la région d'Alaotra-Mangoro ainsi que la faible évacuationàl'exutoire du lac.Outre le suivi de ce phénomène, les images de MSG pourront servirà la prévi-sion et le suivi des perturbations atmosphériques (orage, zone de convergence intertropicale, cyclone).Ilest aussi possible de les utiliser pour l'estimation de la quantité de pluie tombée (rainfal/ estimation) dans un bassin versant et donc pour l'étude du bilan hydrique (Alfari1.etaI., 2001). Bref, ces images aideront beaucoup pour la gestion et la conservation de l'eau. Particulièrement pour le cas du lac Alaotra, elles éclaircit les autorités et les organismes dans leur action d'aide hu-manitaire.
Potentialité des images radar
Une étude comparative avec les images radar nous permet de compléter les informations obtenues avec le MSG. Les images en aperçu (quicklook en anglais) d'une résolution dégradée de ASAR Wide Swath nous renseignent un autre cas d'inondation dans la partie centrale Ouest du lac en plus du cas au Sud du maré-cage. Ceci correspond
à
l'inondation de la commune d'Anororo.3.Méthodes: indicateurs, SIG, cartographie
Figure 2. Ëvolution des crues du lac Alaotra et de l'inondation entre février et mars2005.
18 Fév 2005
15 Mars 2005 LaC
y"
Marecagw Lac Alaotra
.... ,
~rel
10 Mars 2005
~
13Fév 2005
Composition colorée:
Rouge NDVI binaire, vert lB binaire, bleu IRû 16 binaire
L'image du 11 mars2005 est tout particulièrement intéressante, nous pensons qu'elle illustrait la turbidité de l'eau et donc l'importance des sédiments charriés par l'écoulement des eaux vers le lac (figure 3c). Cette potentialité pourrait ser-vir pour l'étude de l'envasement du lac qui, d'après les mesures bathymétriques faites aux mois de octobre2004et de mars2005, n'est profond que de moins de l,50m en moyenne.
Figure 3. Crue du lac Alaotra et inondations dans la région d'Alaotra-Mangoro.
c.Imagedu Il mars 2005
Actes des Joumées scientifiques du réseau trosion et GŒS de l'AUF -25-27octobre2005
Les zones claires dans la partie Nord de la zone inondée et dans la partie Sud-Ouest du marécage de l'image du 18 mars 2005 correspondentàdes plaines rizi-coles, non inondées. Les réponses du radar nous renseignent un développement de la culture appréciable (figure 4).
On peut coupler l'utilisation des images radar avec d'autres bases de données géographiques pour une meilleure estimation des sinistrés, de dégât au niveau de l'agriculture et de l'infrastructure (Aichouche B. A. et al., 2002). Toutefois, son exploitation n'est pas au moment du cataclysme mais un peu retardé car il faut at-tendre encore plusieurs jours voire quelques semaines pour acquérir les images.
Comme il s'agit d'un satellite héliosynchrone qui capte les images, les données ne correspondent pas forcément aux dates voulues pour les études.
Figure 4.Évolution de l'agriculture après l'inondation
30 mars 2005 18 avril 2005
Références bibliographiques
AICHOUCHE, B. A., MOSTEFA, B.A.,RADJAA, K., 2002,«Fusion contextuelle d'images RSO (ERS 1) et TM Landsat 5»,actes des IX· Journées du réseau Télédétection. pp. 152-153
ALFARI,1.,DJABY, B., ANDRËA, D. V., MARACCHI, G., 2001,Use ofmeteosat derived rainfall estimates to monitor sahel vegetation, Environmental applications ofMeteosat, Section 4.2, pp. 106-112
EUROPEAN SPACE AGENCY, 2002,Envisat ASAR Product handbook, issue 1.1, ESA Decembre 2002 RABEFITIA,l.,2005, Saison cyclonique 2004-2005, Gestion des risques et catastrophes, Catholic Re-lief Service, Madagascar
RAU NET, M., 1964,Région du lac Alaotra Madagascar: milieu physique, système et structure, IRAT Montpellier, France