Annonce postée par : Maxime Soma (INRAE Aix) (maxime.soma(a)inrae.fr)
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Développement d’un indice de télédétection pour le suivi de l’état hydrique de la
végétation par le satellite Sentinel-2 (
https://jobs.inrae.fr/ot-19271)
Contexte
L’augmentation de la fréquence et de la durée des épisodes de sécheresse en lien avec le
changement climatique résultent en un stress hydrique qui limite le fonctionnement des
espèces forestières pouvant conduire à leur dépérissement voire leur mortalité. De plus,
cette diminution de la teneur en eau de la végétation résulte en un risque incendie plus
élevé. Le stress hydrique a donc des conséquences à long terme sur les écosystèmes
forestiers, et il convient de pouvoir cartographier son évolution spatio-temporelle.
L’exposition des forêts à un stress hydrique est associée à des changements de propriétés
optiques de la végétation (réflectance) (Feret et al. 2008), qui peuvent être détectés par
les satellites optiques. Cependant, le seuillage des indices spectraux utilisés pour
détecter une anomalie dans le signal mesuré par le satellite demeure une étape délicate.
Typiquement, des sur-détections ou des sous-détections de zones exposées peuvent survenir
si les seuillages ne sont pas robustes entre types de végétation, si l’indice se corrèle
mal au phénomène mesuré, ou si les variations de réflectance sont trop fines (Chuvieco et
al. 2019).
La sensibilité à l’état hydrique de la végétation du capteur multispectral embarqué sur le
satellite Sentinel-2 a donné des résultats prometteurs (Tanase et al. 2022), mais des
développements et des validations des indices sont encore nécessaires, notamment pour des
estimations à des échelles fines (pixels).
Objectifs du stage
Le stage propose d’explorer le suivi temporel d’indicateurs biophysiques comme la teneur
en eau de la végétation et le taux d’humidité du combustible (Fuel Moisture Content, FMC)
à l’aide de méthodes hybrides combinant un modèle physique et une méthode d’apprentissage
automatique. En appui aux développements d’indices et de méthodes de télédétection, le
projet prévoit l’acquisition de données terrain de référence. L’objectif à terme est
d’obtenir un indice de télédétection Sentinel2 corrélé à la teneur en eau, et de tester /
valider cet indice sur les placettes de référence pour détecter un éventuel stress
hydrique.
Travail demandé
L’étudiant.e effectuera dans un premier temps une synthèse bibliographique sur
l’estimation de la teneur en eau dans les peuplements forestiers par télédétection.
En parallèle, les images Sentinel-2 des zones suivies devront être extraites et
prétraitées. Ensuite, l’étudiant.e se formera à l’utilisation de la Sentinel-2 Toolbox et
au modèle physique physique PROSAIL, un modèle relativement simple et rapide d’exécution
avec un paramétrage parcimonieux, qui permettra de générer des simulations de réflectance
de canopée en suivant différentes stratégies d’échantillonnage ajustées en fonction du
contexte et du type de milieu. Ces simulations seront ensuite utilisées afin d’entrainer
des modèles de régression utilisant l’algorithme Support Vector Regression (SVR), pour
déterminer notamment l’indice de surface foliaire (Leaf Area Index, LAI), la teneur en eau
de la végétation (Equivalent Water Thickness, EWT) et la masse surfacique foliaire (Leaf
Mass per Area, LMA), qui permettront d’estimer la densité de couvert et le FMC. Pour
toutes ces étapes, l’étudiant.e bénéficiera des compétences de l’équip
e d’accueil en traitement des données télédétection ainsi que des collaborations avec
l’UMR TETIS.
Tout au long de son stage, l’étudiant.e participera à la mesure de trente placettes de
validation terrain pour le suivi de la teneur en eau. Selon les conditions, il pourra
aussi participer à des acquisitions au drone multispectral sur ces mêmes placettes en vue
d’une calibration du satellite.
Formations et compétences recherchées
Master/Ingénieur (Bac+5)
Etudiant.e en master 2 ou en école d’ingénieur dans le domaine du traitement des données
de télédétection
Bonne maitrise des logiciels et librairies utilisés en télédétection satellitaire (R,
Python)
Maitrise des outils de SIG (QGis en particulier)
Autonomie
Bonne capacité rédactionnelle
Lieu du stage
UMR RECOVER, Centre INRAE d'Aix-en-Provence, France
Rémunération:
Environ 600 euros par mois
Contact:
maxime.soma(a)inrae.fr
fabien.guerra(a)inrae.fr
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L'annonce est située
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