Apport de la télédétection dans la caractérisation spectrale de la dégradation du sol

1. Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Faculté de physique Département de Génie physique Laboratoire d’analyse et d’application des rayonnements Apport de la télédétection dans la caractérisation spectrale de la dégradation du sol Yagoub H., Pr. BelbachirA. H., Pr. Benabadji. N. TEDD'14

2. définition La dégradation peut se définir comme la réduction du phénomène biologiste d’un écosystème, autrement dit, une diminution de la quantité et de la capacité productive des ressources en eau, sol, végétation et faune. TEDD'14

3. CAUSES • L’érosion éolienne L’érosion hydrique TEDD'14

4. Quel est le rôle de la végétation dans la protection contre la dégradation ? • Protéger le sol contre la chute des gouttes de pluie. • Incrémenter le degré d’infiltration de l’eau dans le sol. • Réduire la vitesse de l’eau courante de la pluie. • Réduire la vitesse du vent au près des surfaces • Relier le sol mécaniquement. • Maintenir la rugosité de la surface du sol. • Améliorer les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol. TEDD'14

5. Quel est le rôle de la végétation dans la protection contre la dégradation ? désertification dans les cas aggravés. dégradation du sol Dégradation de la végétation TEDD'14

6. Quel est le rôle de la végétation dans la protection contre la dégradation ? • La sécheresse. • Le surpâturage. La vitesse du vent au près des surfaces incrémente avec l'incrémentation de l'intensité du pâturage à cause du changement de la rugosité. • La mauvaise irrigation appliquée qui conduit à la salinisation du sol. • La sur-culturation du sol. • Les feux de forêts. • Etc…. TEDD'14

7. Caractérisation spectrale de la dégradation • Images NOAA AVHRR journalières couvrant le nord du Maghreb • Images prises en Mars et Avril 2000, TEDD'14

8. Pourquoi NOAA-AVHRR ? • La couverture nuageuse ne permet pas une acquisition régulière des données. • Pouvoir estimer la température au sol par l’emploi des canaux 4 et 5. TEDD'14

9. Caractérisation spectrale de la dégradation • Images calibrées en réflectance TOA et géoréférencées. • Images non corrigées contre les effets perturbateurs de l’atmosphère, car par la suite, nous avons utilisé des techniques qui réduisent ces effets perturbateurs. TEDD'14

10. taux de recouvrement du sol par la végétation L’indice de végétation par différence normalisée NDVI R1 : la réflectance dans le canal visible (canal 1). R2 : la réflectance dans le canal proche infrarouge (canal 2). TEDD'14

11. taux de recouvrement du sol par la végétation Fig. 1. Image NDVI du 19 Mars 2000 TEDD'14

12. La solution ? Maximum Value Composite (MVC) Sélectionner les pixels ayant le maximum de valeurs pour réduire les effets des nuages. TEDD'14

13. taux de recouvrement du sol par la végétation Le MVC élimine les effets de : • Les changements de l'éclairement et des conditions de vue dans une seule image et dans différentes images prises dans des dates différentes. • Couverture nuageuse. • La variation du contenu de l'atmosphère (particulièrement les variations dans la vapeur d'eau et les concentrations des aérosols). • Elle réduit le volume des données en résumanttoutes les images en uneseule. TEDD'14

14. taux de recouvrement du sol par la végétation Fig. 2. Image NDVI par l’algorithme MVC TEDD'14

15. Albédo D’une autre part, le processus de dégradation peut se manifester d’une autre forme, par l’augmentation du pouvoir de la surface à réfléchir le rayonnement solaire (albédo), cela est dû par le faite que l’albédo dépend de l’humidité de surface, la diminution de celle-ci fait que la couleur du sol devient plus claire induisant ainsi l’augmentation de l’albédo. TEDD'14

16. Albédo α = 0.347 R1 + 0.650 R2 + 0.0746. R1 et R2 sont les réflectances dans le visible et le proche infrarouge respectivement TEDD'14

17. Albédo Fig. 3. Image de l’albédo TEDD'14

18. Température de surface Les problèmes rudimentaires liés à l'estimation de la Ts par télédétection sont l'élimination des perturbations causées par l'intervention de l'atmosphère (essentiellement dues à la vapeur d'eau) d'une part, et de la correction de l'émissivité d'une autre part. TEDD'14

19. Recours à la méthode de Split Window L'absorption de la vapeur d'eau peut être éliminée par des mesures simultanées dans différentes longueurs d'onde à l'intérieur de la fenêtre atmosphérique 10.5-12.5 µm (région ou la transmittance de l'atmosphère est maximale). Cette technique estdite 'Split Window'. La méthode de Split Window permet de réduire l'erreur sur l'estimation de la température de surface en corrigeant à la fois les effets perturbateursde l'atmosphère et les effets d'émissivité sur les données AVHRR. TEDD'14

20. Split window Avantages : • Pas besoin de profiles de la vapeur d'eau atmosphérique et de température. • Corrige les effets perturbateursde l'atmosphère en se basant sur la différence d'absorption dans des bandes thermiques adjacentes plutôt qu'une seule bande ce qui est moins sensible à l'incertitude dans les propriétés optiques de l'atmosphère. • Simple à calculer contrairement aux modèles de transfert radiatif qui sont difficilement effectuables en routine. TEDD'14

21. Split window Fig. 4. Localisation spectrale des canaux 4 et 5 du capteur AVHRR TEDD'14

22. Split window Méthode de McClain (1985) Ts = 1.035T4 + 3.046 (T4 - T5) - 283.93 + 273 (K) • T4 est la température de brillance du canal AVHRR4 • T5 est la température de brillance du canal AVHRR5 TEDD'14

23. Split window Fig. 5. Image de la Température de surface TEDD'14

24. Caractérisation spectrale de la dégradation Images NOAA-AVHRR Prétraitement (Calibration, Géoréférencement) Calcul du NDVI Calcul de l'albédo Calcul de la Ts MVC Combinaison NDVI-Albédo Combinaison Albédo-Ts Caractérisation de l'état de surface Caractérisation de l'état hydrique Fig. 6. Les étapes suivies pour la caractérisation spectrale de la dégradation du sol. TEDD'14

25. combinaison NDVI-Albédo La combinaison NDVI-Albédo permet d’avoir une information sur les niveaux de dégradation de surface. La représentation dans un espace à deux dimensions entre l’albédo et l’indice NDVI fournit un moyen utile pour la caractérisation de l’état de l’occupation du sol. Les pixels sont sélectionnés à partir de l’histogramme bidimensionnel. TEDD'14

26. combinaison NDVI-Albédo • NDVI élevé et albédo faible : zones à taux de recouvrement végétal élevé. • NDVI moyen et albédo moyen : zones à taux de recouvrement végétal moyen. • NDVI faible et albédo moyen ou NDVI moyen avec un albédo élevé : zones critiques. • Albédo élevé et NDVI faible : zones dégradées à comportement désertique. TEDD'14

27. Très bon état Bon état État critique Zone dégradée Zone très dégradée combinaison NDVI-Albédo Fig. 7. Carte des risques de la désertification élaborée à l’aide de la combinaison NDVI-Albédo TEDD'14

28. Combinaison albédo-Ts Zone critique Tsmax Régulation hydrique Régulation radiative Fig. 8. logique hydrique et logique radiative TEDD'14

29. Zonetrèshumide Zone humide Zone intermédiaire Zone séche Zone très séche Combinaison albédo-Ts Fig.9 État hydrique par combinaison de Albédo-TS TEDD'14

30. Conclusion La présente étude a comme objectif la caractérisation spectrale de la dégradation du sol, en exploitant les images issues du capteur AVHRR du satellite NOAA. La représentation dans un espace à deux dimensions des indicateurs Albédo et NDVI montre une bonne séparation entre les différentes zones qui se répartissent en cinq régions selon leurs sensibilités à la dégradation. D’une autre part, la séparation des zones selon leurs états hydriques a été réalisée à l’aide de la relation Albédo-Température de surface. La représentation bidimensionnelle des deux indicateurs a permis la séparation des zones selon leurs états hydrique en cinq classes. Dans la suite du travail, on vise à appliquer cette méthode pour des différentes années pour effectuer un suivi interannuel de l’état de dégradation des sols. TEDD'14

31. Merci pour votre attention TEDD'14