VIGISAT : la surveillance et la protection de l’environnement par satellite

Suite de notre série sur les plateformes de l’institut Carnot Télécom & Société numérique avec VIGISAT basée près de Brest. Cette station collaborative est aussi un projet dont la mission est le suivi satellite des océans et des continents en haute résolution.

Un iceberg de la taille de la Corrèze à la dérive. C’est ce qu’ont observé des scientifiques du Pays de Galles le 12 juillet dernier. Détaché de l’Antarctique, l’imposant bloc de glace voguant désormais en mer de Weddell, commence à se fissurer. Si un tel suivi des icebergs est possible, c’est grâce aux images satellites.

Bien qu’elle ne soit pas directement à l’origine de cette observation, la station d’observations bretonne VIGISAT est particulièrement impliquée sur la thématique de surveillance maritime. Elle récolte également des informations utiles à la protection de l’environnement marin et terrestre. René Garello, chercheur à IMT Atlantique, nous présente ses enjeux.

Présentez-nous VIGISAT

René Garello : VIGISAT est une station de réception de données satellites (capteurs radars uniquement) opérée par CLS (Collecte Localisation Satellites) ^[1]. La station bénéficie de l’expertise de la communauté du Groupement d’Intérêt Scientifique Bretagne Télédétection (BreTel) composé de neuf membres académiques et de partenaires du monde socio-économique. Son objectif est de démontrer la pertinence de l’accès facilité aux données pour le développement d’applications sur l’observation de la Terre. Elle est au service de la communauté de recherche (pour les partenaires académiques) et des « utilisateurs finaux » pour ce qui concerne les entreprises.

VIGISAT est aussi un projet dans le cadre du CPER (Contrat de Plan Etat-Région) breton reconduit jusqu’en 2020. Ce concept station/projet a été labellisé en tant que plateforme par l’institut Carnot Télécom & Société numérique fin 2014.

La station Vigisat

Quelles données sont récoltées par VIGISAT et comment sont-elles traitées ?

RG : La station VIGISAT reçoit les données des satellites porteurs de radars à synthèse d’ouverture. Ce type de capteur micro-ondes (plus connu sous le nom de SAR – Synthetic Aperture Radar) permet d’obtenir une imagerie de la surface de la Terre à très haute résolution. Les données reçues par la station proviennent ainsi du satellite canadien RadarSAt-2, mais surtout de la nouvelle série de satellites européens : SENTINEL. Ce sont des satellites à défilement héliosynchrone [Ndlr : le satellite passe au-dessus d’un point toujours à la même heure solaire], volant à 800 km d’altitude et qui parcourent la Terre en 100 minutes.

Nous recevons les informations brutes collectées par ces satellites, c’est-à-dire sous la forme de suites de bits non traitées. Elles sont ensuite transmises par fibre optique au centre de traitement également sur site. Les « images radars » sont alors construites à partir des informations brutes et des paramètres connus du radar. Les données finales, bien que sous forme d’images, nécessitent une interprétation experte. En effet, l’onde radar émise est sensible aux propriétés des surfaces observées. Ainsi, la nature du sol (végétation, surface nue, urbain, etc.) envoie une énergie qui lui est caractéristique. De plus, les informations requises dépendent de paramètres intrinsèques à l’appareil de mesure comme la longueur d’onde ou la polarisation.

Quelles problématiques scientifiques sont abordées à partir des données de VIGISAT ?

RG : CLS et les chercheurs des membres du GIS BreTel travaillent sur des thématiques diverses et complémentaires. À l’IMT Atlantique ou l’Université de Rennes 1, nous nous concentrons sur des aspects méthodologiques. Par exemple, depuis 20 ans nous avons une expertise sur le traitement statistique des images. Cela permet notamment la classification de régions d’intérêt sur les images terrestres ou des types de surface sur l’océan. Plus récemment, nous sommes confrontés à l’immensité des données acquises. Nous avons alors mis en place des algorithmes de machine learning, data mining etc., pour traiter en profondeur ces bases de données.

D’autres établissements du GIS, tels qu’Ifremer ou l’IUEM ^[2], travaillent sur la thématique maritime et côtière en collaboration avec nous. Par exemple, des travaux sur la zone des estuaires et des deltas comme le Danube, ont été développés.L’objectif : quantifier l’effet des inondations et leur persistance au cours du temps.

Enfin, les thématiques continentales telles que l’urbanisme, l’occupation des sols, l’agronomie et l’écologie sont les principaux axes portés par l’Université Rennes 2 ou Agrocampus. Dans le cas de l’urbanisme, les observations satellites permettent de retrouver et de cartographier la trame verte urbaine. Cela sert par exemple à estimer le potentiel allergisant des espaces publics. Il faut noter qu’une grande partie de ces travaux qui ont débuté dans le domaine de la recherche, se pérennisent actuellement au travers de start-up ^[3].

Quels projets ont été menés par VIGISAT ?

RG : Depuis 2010, l’accès privilégié aux données a permis à VIGISAT de conforter d’autres projets de recherche. En effet, il créé une dynamique pérenne au sein de la communauté scientifique sur l’aménagement du territoire, la surveillance et l’exploitation contrôlée des territoires. Parmi les projets en cours, nous pouvons citer en exemple : CleanSeaNet sur la détection et la surveillance des pollutions marines. KALIDEOS-Bretagne porte sur l’évolution de l’occupation et de l’utilisation des sols et des paysages sur un gradient ville-campagne. SESAME traite, quant à lui, de la gestion et l’exploitation des données satellitaires pour la surveillance maritime.

Qui bénéficie des données analysées par VIGISAT ?

RG : Plusieurs cibles ont été identifiées lors de la préparation de la demande de soutien CPER 2015-2020. Un des objectifs est la création d’activités autour de l’utilisation des données satellite par les entreprises bretonnes. Cela prend en compte le développement de nouveaux services publics basés sur l’imagerie satellitaire afin de favoriser des services avals avec la stratégie de développement de filières régionales.

Un des bénéficiaires des données et du traitement est donc indubitablement le monde socio-économique à forte réactivité (les start-up, les PME/TPE) qui se concentrent sur les applications dont nous avons parlées. A une échelle plus large, les services de protection et de surveillance sont aussi adressés par l’action coordonnée entre les développeurs de service et les facilitateurs tels le GIS auprès des autorités aux niveaux régional, national ou européen. À titre d’exemple, BreTel est membre depuis 2009 du réseau NEREUS (Network of European Regions Using Space technologies). Cela nous permet de nous positionner avec la Région en tant que centre d’expertise dans la surveillance maritime (entre autre sur la détection et le suivi des pollutions pétrolières) et l’analyse des corridors écologiques dans le cadre de la biodiversité.

[1] CLS est une filiale du CNES, d’ARDIAN et d’Ifremer. C’est une société internationale, pionnière dans la fourniture de solutions d’observation et de surveillance de la Terre depuis 1986.

[2] Institut Universitaire Européen de la Mer

[3] Quelques exemples de start-up : e-ODYN, Oceandatalab, Hytech Imaging, Kermap, Exwews, Unseenlab.

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sur VIGISAT :

L’idée de VIGISAT a débuté en 2001 avec à l’origine la start-up BOOST Technologies provenant d’IMT Atlantique (ex Télécom Bretagne). Dès 2005, des propositions ont été faites à divers partenaires dont la Région Bretagne et la Métropole de Brest, pour développer une infrastructure comme VIGISAT sur le site de l’Ecole près de Brest. Suite à l’absorption de BOOST Technologies par CLS en 2008, le projet finit par aboutir avec la création du GIS Bretel en 2009. La même année, il y a aussi le succès du projet VIGISAT présenté au CPER. Depuis, BreTel a élargi sa feuille de route en ajoutant à la partie « Recherche », les axes « Formation », « Innovation » et « Promotion / Dissémination ». Le GIS BreTel se concentre actuellement sur les deux volets « création d’activités » et « nouveaux services publics » qui sont en phase avec la philosophie des plateformes Carnot.

BreTel est également présent au niveau européen. Le GIS et ses membres ont reçu le label « Copernicus Academy ». Grâce à lui ils bénéficient de l’accompagnement des spécialistes du programme Européen Copernicus pour les besoins de formation. Dès la fin de cette année 2017, BreTel et ses partenaires participeront au Business Incubator Centers de l’ESA (ESA-BIC) qui couvrira cinq régions du Nord de la France (Bretagne, Pays de la Loire, Ile-de-France, Hauts-de-France et Grand-Est) sous le pilotage de la Bretagne.

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Le Carnot TSN, un gage d’excellence dans la recherche partenariale depuis 2006. 

Labellisé Carnot depuis 2006, l’institut Carnot Télécom & Société numérique constitue le premier institut Carnot « Sciences et technologies de l’information et de la communication » d’ampleur nationale. Avec plus de 2000 chercheurs, il se concentre sur les implications techniques, économiques et sociales de la transition numérique. En 2016, le label était renouvelé pour la deuxième fois consécutive, démontrant ainsi la qualité des innovations produites par les collaborations entre chercheurs et entreprises.

Ses composantes sont Télécom ParisTech, IMT Atlantique, Télécom SudParis, Télécom École de Management, Eurecom, Télécom Physique Strasbourg, Télécom Saint-Étienne, École Polytechnique (laboratoires Lix et CMAP), Strate École de Design et Femto Engineering.

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