Soutenance mémoire
L’UTILISATION DE L’INFORMATION GEOGRAPHIQUE DANS L’ETUDE DU VIRUS DE LA GRIPPE AVIAIRE H5N1
Applicaation de télédetection à l’etude des facteurs de risque liées a l’eau des survie du virus H5N1
Les images satellites
Le choix de l’utilisation des images satellites MODIS s’est fait en fonction de l’étendue du terrain d’étude (les provinces du Cambodge), de la résolution temporelle des images (une image par jour) et également de la disponibilité et du coût des données. Une image Landsat ETM+ a aussi été utilisée, pour justifier un seuil (voir § II.2.1) et pour faire de la photo-interprétation. L’objectif de ce travail est de cartographier les zones en eau en 2006 et de croiser les données épidémiologiques.
Les données MODIS
Les données MODIS sont gratuites et téléchargeables directement depuis le site de MODIS. Des synthèses à 8 jours sont proposées, qui permettent à l’utilisateur de s’affranchir de certains prétraitements (corrections radiométriques et atmosphériques) et améliorent la qualité des données.
Le capteur MODIS
Le capteur MODIS est un capteur embarqué à bord des satellites Terra et Aqua. Les orbites de Terra et Aqua autour de la Terre sont héliosynchrones, à 705 kilomètres de la Terre. Le satellite Terra est programmé de façon à ce qu’il passe du nord au sud par l’équateur le matin, alors que Aqua passe du sud vers le nord par l’équateur l’après-midi. MODIS Terra et Aqua permettent de visualiser l’ensemble de la surface de la Terre tous les 1 à 2 jours avec une fauchée de 2330 km, par l’acquisition de données dans 36 bandes spectrales, qui s’étendent de 0,405 à 14,385 µm, à trois résolutions spatiales : 250m (bande 1 –rouge- et 2 -proche infrarouge-), 500m (3 –bleu- 4 –vert-, 5, 6 et 7 –MIR-) et 1000m (le reste des bandes, 8 à 36) (voir le détail dans annexe 1). Ces données fournissent des informations sur la dynamique mondiale et les processus qui se produisent sur la Terre, dans les océans, et dans la basse atmosphère, comme : les températures de surfaces des terres et des océans, la couverture du sol, la végétation, les incendies, les surfaces enneigées et glacées et la couleur des océans ainsi que les nuages, la vapeur d’eau et les aérosols.
Les synthèses à 8 jours
Un produit de synthèse est proposé par MODIS. La taille de pixel est de 500 × 500 mètres, les dimensions de l’image sont de 2400 lignes par 2400 colonnes, elle recouvre une aire de 10° par 10° (en latitude/longitude). Les pixels ont une valeur correspondant à l’estimation de la réflectance qui pourrait être mesurée en l’absence de diffusion ou d’absorption par l’atmosphère. Plus précisément, chaque pixel contient la meilleure valeur possible observée durant une période de 8 jours c’est-à-dire avec un faible angle de visée, une absence de nuages ou d’ombres de nuages, et d’aérosols. Le produit contient sept bandes, les bandes 1 à 7 (de rouge à moyen infrarouge, voir annexe 1), qui ont une résolution de 500m × 500m en projection sinusoïdale (voir description détaillée du produit en annexe 2). Le système de référencement de l’image, Integerized Sinusoïdal (ISIN) projection, est propre à MODIS. Il est proche du système de projection sinusoïdale classique, mais est cependant centré en 0° de longitude et des coefficients spéciaux sont utilisés pour aplatir l’ellipsoïde. Cela simplifie les problèmes de traitement des données dus aux différentes résolutions (250, 500 et 1000 m) présentes sur les 36 bandes du capteur (voir grille en annexe 3).
Les données Landsat
Une image Landsat provenant du capteur ETM+ (enhanced thematic mapper) a été acquise gratuitement sur le site de GLCF (global land cover facility). Le satellite Landsat 7 sur lequel le capteur ETM+ est embarqué a été lancé en 1999, son orbite est héliosynchrone à 705 kilomètres de la Terre. Les données sont enregistrées dans six canaux du visible, du proche et du moyen infrarouge, dans un panchromatique, dans un infrarouge thermique. La résolution spatiale est de 30m × 30m dans le visible, de 15 m × 15 m dans le panchromatique et de 60 m × 60 m dans l’Infrarouge thermique.
Acquisition et préparation des données
Acquisition, reprojection, et redimensionnement
L’image Landsat a été téléchargée gratuitement à partir du site : http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp Les images MODIS ont été téléchargées gratuitement à partir du site : http://edcdaac.usgs.gov/main.asp (voir possibilité de téléchargement en annexe 4) Ce dernier site permet d’accéder via un serveur FTP à certains produits de MODIS à certaines dates. Les images synthèses à 8 jours ont pu être téléchargées pour toute l’année 2006 (46 images), puis pour l’année 2007 (12 images). Les images originales ont une projection sinusoïdale, elles ont toutes été reprojetées dans le référentiel géodésique correspondant au Cambodge : système UTM (Universal Transverse Mercator), zone 49, datum Southasia. Grâce à un batch créé sous ENVI, la reprojection a été automatisée pour nos 46 + 12 images. Un masque des contours du Cambodge a été appliqué aux images grâce à un nouveau batch sous ENVI. Toutes les images ont donc la même projection et les mêmes dimensions.
Création d’un masque de nuage
Malgré l’utilisation de synthèses à 8 jours, de nombreux nuages sont visibles sur les images. Il a donc été nécessaire de créer un masque de nuage. L’utilisation de ce masque est essentiel de part les confusions possibles avec l’eau (les réflectances sont similaires dans certaines bandes). Un indice est créé en utilisant les bandes verte et bleue : (Bande bleue – Bande verte) / (Bande bleue + bande verte) En effet en utilisant les bandes bleue et verte, la réflectance des nuages est maximisée tandis que la réflectance des autres surfaces est minimisée. De plus, la réflectance de l’eau est plus forte dans la bande verte, et celle des nuages plus forte dans la bande bleue. L’objectif est ainsi de différencier ces deux objets. Une image en niveau de gris est produite à partir de cet indice. En procédant par seuillage (photo-interprétation), on élimine les nuages : les pixels supérieurs à -0,13 sont classés en nuage. On applique donc pour chaque image un masque de nuage grâce à un batch sous ENVI.
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Table des matières
INTRODUCTION
I. CONTEXTE SCIENTIFIQUE, PROBLEMATIQUE ET ZONE D’ETUDE
I.1 CONTEXTE SCIENTIFIQUE
I.2.1 La maison de la télédétection et le CIRAD
I.2.2 Le projet RIVERS
I.2 PROBLEMATIQUE
II. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
III. OBJECTIFS ET METHODOLOGIE GENERALE
III.1. OBJECTIFS
III.2. METHODOLOGIE GENERALE
CHAPITRE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. LA GRIPPE AVIAIRE
I.1. LE VIRUS ET SA TRANSMISSION
I.1.1. Généralités
I.1.2. Transmission du virus H5N1
I.2. VIRUS ET PRATIQUES AGRICOLES
I.3. VIRUS ET SAISONNALITE
I.4. LA SURVIE DU VIRUS DANS L’ENVIRONNEMENT
I.4.1. La température et l’eau
1.4.2. La salinité de l’eau
1.4.3. Autres paramètre
II. L’UTILISATION DE L’INFORMATION GEOGRAPHIQUE DANS L’ETUDE DU VIRUS DE LA GRIPPE AVIAIRE H5N1
II.1. APPORT DE LA TELEDETECTION
II.2. ANALYSES DES CORRELATIONS ENTRE DONNEES EPIDEMIOLOGIQUES ET ENVIRONNEMENTALES : APPORT DES SIG
III. LES PROPRIETES DE L’EAU PAR TELEDETECTION
III.2. DETECTION DE L’EAU LIBRE
III.2.1. La télédétection passive : la réflectance de l’eau pure dans le visible et le proche infrarouge
III.2.1. La détection de l’eau libre par radar
III.3. DETECTION DES SURFACES INONDEES
III.3.1. La détection des surfaces inondées par télédétection passive
III.3.2. La détection des surfaces inondées par télédétection active (radar)
III.4. INFLUENCE DES PROPRIETES DE L’EAU SUR SA SIGNATURE SPECTRALE
III.4.1. La turbidité
III.4.2. La température
III.4.3. La profondeur
IV. CONCLUSION
CHAPITRE 2 : APPLICATION DE LA TELEDETECTION A L’ETUDE DES FACTEURS DE RISQUE LIES A L’EAU DE SURVIE DU VIRUS H5N1
I. LES DONNEES
I.1. LES IMAGES SATELLITES
I.1.1. Les données MODIS
I.1.2. Les données Landsat
I.2. ACQUISITION ET PREPARATION DES DONNEES
I.2.1. Acquisition, reprojection, et redimensionnement
I.2.2. Création d’un masque de nuage
I.3. BILAN DES DONNEES EXPLOITABLES
II. IDENTIFICATION DES ZONES EN EAU ET INDICATEURS ENVIRONNEMENTAUX
II.1. TEST DES INDICES DE L’EAU
C’EST L’INDICE MNDWI QUI EST CHOISI, IL PARAIT LE PLUS INTERESSANT POUR DETECTER L’EAU SUR LES IMAGES
II.2 CHOIX D’UN INDICE ET D’UN SEUIL
II.2.1 Image Landsat
II.2.2 Données de terrain
II.3. CARTOGRAPHIE DES ZONES INONDEES PAR ADDITION
II.4 TEST DE LA METHODE DES SERIES TEMPORELLES
II.5. ANALYSE DES RESULTATS ET VALIDATION
II.5.1 Analyse des résultats
II.5.2. Validation des résultats par l’utilisation de données annexes
III. CROISEMENT DE DONNEES.
III.1. LES DONNEES EPIDEMIOLOGIQUES
III.2 UTILISATION D’UN SIG POUR CROISER LES DONNEES
III.3 ANALYSE DES RESULTATS ET DISCUSSION
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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