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Atelier disciplinaire Géographie (AD4)

Imagerie spatiale et cartographie d’urgence

Stephen Clandillon (SERTIT, Université de Strasbourg)

Sophie Pereira (E.N.), Yves Guiet (E.N.)

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En octobre 2012, avant de frapper New York, le cyclone Sandy s’est d’abord abattu sur Haïti.

Son passage dans la nuit

du 23 au 24, s’est accompagné de pluies diluviennes qui ont déclenché la crue de très nombreux cours d’eau dont celui de Rivière Grise qui traverse l’ouest et le nord de l’agglomération de Port-au-Prince.

Plus d’une cinquantaine de victimes, des habitats détruits le long des berges d’un fleuve en furie,

une population impuissante exposée aux menaces sanitaires, des autorités dépassées qui attendront près

d’une semaine avant de déclarer l’état d’urgence… (Video)

La capitale, encore sous le choc du terrible séisme de 2010 (plus de 250 000 victimes), était, une

nouvelle fois frappée par un cortège de malheurs. Plus que l’exposition aux risques naturels, la pauvreté en

est la principale responsable. Comme en 2010, l’aide internationale, s’est mobilisée en faveur du secours

aux sinistrés et les ressources de l’observation spatiale mises à contribution.

La Charte « Espace et catastrophe majeure » a été activée (Call 418).

Des images, Pleiades notamment, ont été utilisées par le SERTIT, laboratoire du l’université de Strasbourg, pour réaliser des cartes afin d’évaluer les dégâts, organiser et dimensionner l’aide.

Cet atelier cherche, toutes proportions gardées, souhaite montrer comment sont utilisées les images

satellites en situation d’urgence. Il a aussi pour objectif d’affirmer, à partir d’une étude de cas sur le risque,

que la géographie enseignée n’est pas qu’une simple discipline scolaire livresque, qu’elle peut utiliser les

outils contemporains de la géographie appliquée pour remplir son but : analyser, comprendre,

cartographier.

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1. La Charte internationale « Espace et catastrophe majeure » et l’initiative européenne Copernicus

« La Charte internationale vise à offrir un système unifié d'acquisition et de livraison des données

satellites dans les cas de catastrophes d'origine naturelle ou humaine par l'entremise d'utilisateurs

autorisés. Chaque agence membre s'est engagée à fournir des ressources à l'appui de la Charte et

contribue ainsi à atténuer les répercussions de telles catastrophes sur la vie des gens et sur la propriété.

Suite à la Conférence UNISPACE III qui s'est tenue en juillet 1999 à Vienne, en Autriche, les

agences spatiales européenne (ESA) et française (CNES) ont fondé la Charte Internationale "Espace et

Catastrophes Majeures", que l'Agence spatiale canadienne (ASC) a signée le 20 octobre 2000. […] La

Charte est officiellement entrée en vigueur le 1er novembre 2000.»

http://www.disasterscharter.org/home

Les 23 agences et entreprises ci-dessous sont membres de la charte. Ce sont pour l’essentiel des

agences ou entreprises européennes (à l’origine de la charte) et américaines, mais pas uniquement. Les

agences des pays asiatiques sont également bien représentées. Il est à noter que certains pays

émergents, qui ont désormais leurs propres agences spatiales et leurs propres ressources spatiales, ont

également adhéré à la charte (Brésil, Chine, Inde, Turquie, Nigeria, Algérie). L’Agence spatiale fédérale

russe (ROSCOSMOS) est la dernière adhérente (mai 2013).

La liste des membres de la charte est ainsi le reflet du développement des activités du domaine

spatial dans le monde. Le nombre d’adhérents augmentant, la couverture spatiale et les ressources

disponibles en cas de catastrophe sont importantes.

Membres Ressources spatiales

Membres Ressources spatiales

Agence spatiale européenne (ESA)

ERS ENVISAT

DMC International Imaging (DMC)

Centre national d’études spatiales (CNES)

Centre National des Techniques spatiales (Algérie)

ALSAT-1

ASTRIUM GEO-information services

SPOT Pléiades

National Space Research and Development (Nigeria)

NigeriaSat

Organisation nationale spatiale de Taïwan (NSPO)

Formosat

Space Technologies Research Institute (Tübitak-Bilten ; Turquie)

BILSAT-1

Canadian Space Agency (CSA)

RADARSAT

UK Space Agency UK-DMC

Indian Space Research Organisation (ISRO)

IRS

China National Space Administration (CNSA)

FY, SJ,ZY satellite series

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)

POES GOES

DLR - German Aerospace Center

TerraSAR-X TanDEM-X

Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE, Argentine)

SAC-C

Institut Coréen de Recherche Aérospatiale (KARI)

KOMPSAT-2

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Agence spatiale japonaise (JAXA)

ALOS

INPE - National Institute for Space Research (Brésil)

CBERS

United States Geological Survey (USGS)

Landsat Organisation européenne pour l’exploitation de satellites météorologiques

METEOSAT METOP

Digital Globe

Quickbird

Agence spatiale fédérale russe (RSA)

RESURS-DK1 METEOR-М №1 KANOPUS-B

GeoEye

GeoEye-1

Toutes ces agences et organismes se sont engagés à fournir les données satellites nécessaires

pour faciliter l’intervention des secours et la gestion des catastrophes d’origine humaine ou naturelle.

L’objectif de la charte est donc de mettre en place un système unifié d'acquisition et de livraison de

ces données satellites de manière à ce qu’elles soient à disposition le plus rapidement possible, presque

« en temps réel ».

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Le programme européen Copernicus Copernic (précédemment « Surveillance mondiale pour l'environnement et de la sécurité – GMES ») est :

• un programme de l'UE combinant l’observation de la Terre et les données in situ (non spatiales), • mis en œuvre par la Commission Européenne (CE), soutenue par l'Agence Spatiale Européenne

(ESA) et l'Agence Européenne pour l'Environnement (AEE). Objectifs: surveiller et prévoir l'état de l'environnement sur terre, sur mer et dans l'atmosphère, pour soutenir l’atténuation du changement climatique et des stratégies d'adaptation, la gestion efficace des situations d'urgence et l'amélioration de la sécurité de chaque citoyen. Copernicus est focalisé sur les besoins des utilisateurs et leurs services sont fournis gratuitement. Le Service de gestion des urgences (GIO EMS) Le Service de gestion des urgences est le premier service Copernicus à devenir opérationnel. GIO EMS a commencé ses opérations le 1er avril 2012. Il aborde un large éventail de situations d'urgence résultantes de catastrophes naturelles ou d'origine anthropique. Il couvre en particulier :

inondations tremblements de terre glissements de terrain tempêtes majeures incendies

catastrophes technologiques éruptions volcaniques crises humanitaires tsunamis

Lien Copernicus: Emergency Copernicus EU GIO EMS - Mapping fournit à tous les acteurs impliqués dans la gestion des catastrophes naturelles, des situations d'urgence d'origine humaine et des crises humanitaires, avec l'information géospatiale détaillée et en temps requis dérivée de la télédétection satellitaire et complétée par des données in situ si disponible. La cartographie est disponible pour toutes les phases du cycle de gestion des urgences. Le mode rush se compose de la fourniture rapide (quelques heures ou jours) et sur demande de l'information géospatiale en appui à la gestion des urgences. Il existe trois catégories de produits: cartes de référence, de l’extension et du niveau d’impact d’un évènement. Le mode non-rush consiste à fournir, à la demande, de l'information géospatiale en soutien aux activités de gestion de crise non soumises à une réponse immédiate. Les trois catégories de produits sont les cartes de référence, de la situation pré-catastrophe et post-catastrophe.

Activations GIO EMS en mode rush

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2. Le rôle du SERTIT

Le SERTIT, rattaché à l’école Télécom Physique Strasbourg de l’Université de Strasbourg, est un centre de valorisation et de transfert de technologie. Il est constitué d’une équipe pluridisciplinaire couvrant les domaines de la télédétection et d’autres disciplines de la géomatique, des sciences de la terre et des NTIC. La production d’information géographique à partir de données d’observation de la Terre est sa spécialité.

Le SERTIT nourrit en permanence le développement de ses services par de programmes de R&D ayant reçu le soutien du CNES, de l’ESA, de la Commission Européenne et des collectivités territoriales. Le Service de Cartographie Rapide, fruit de ces expériences, est actuellement une des composantes clés du SERTIT.

Le Service de Cartographie Rapide est opérationnel 24/7/365 et s’engage à produire, en moins de 6 heures après réception d’une image satellite, une cartographie de crise permettant aux décideurs d’optimiser l’organisation des secours ou de la logistique en cas d’évènement majeur.

Le Sertit soutient les opérations du CNES

dans le cadre de la Charte Internationale « Espace et Catastrophes Majeures », de la sécurité civile, des institutions humanitaires et des organisations non gouvernementales.

Le service bénéficie d’une équipe, d’une

organisation et d’une infrastructure de pointe pour fournir rapidement un éventail de produits ciblant la sécurité civile lors des catastrophes naturelles et industrielles, des crises humanitaires, des grands rassemblements.

Le SERTIT est certifié ISO 9001 pour son activité de « Production, avec publication sous 6 heures après réception des premières données satellites, de geo-informations de crise pour les services de sécurité civile. » Cette certification concrétise sa maitrise de l’ensemble de la chaine de production allant de la programmation des satellites à la livraison aux utilisateurs de l’information géographique.

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Le service livre aux utilisateurs de la géo-information sur :

la localisation de l’évènement

l’étendue et le suivi de l’évènement

l’évaluation des impacts

des survols virtuels et vues 3D En respectant les normes ISO, INSPIRE et OGC en vigueur sur les produits et leurs métadonnées. Nos partenaires dans l’urgence…

Direction Générale de la Sécurité Civile et de la Gestion des Crises

Agences spatiales et distributeurs d’images : CNES, ESA, DLR, ASTRIUM GEO-Information Services…

Services déconcentrés de l’État et des Collectivités régionales et locales

L’IGN…

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3. Pistes pour des usages pédagogiques…

Exo1 : Estimation de dégâts provoqués par la crue

Cet exercice a pour objectif, en simulant de façon simplifiée le travail de photo-interprétation du

SERTIT, de montrer aux élèves comment produire de l’information géographique nouvelle grâce aux

images de haute précision.

Démarrage

Ouvrir le projet AD4_Haïti_1.qgs. Il contient des couches préchargées

Deux couches Google (« Physical » et « satellite ») comme fond de localisation, en accès distant.

Des images Pléiades, à 50 cm de résolution, prises à deux clés )En fait il s’agit d’extraits de deux

images mères).

Avant le passage du cyclone, le 19/07/2012. 4 mois avant.

Après son passage, le 2/112012, soit 11 jours après.

Activer leur affichage pour localiser les lieux par rapport à l’agglomération de Port-au-Prince.

Zoomer sur l’un d’eux (Santo). Avant

Avec l’outil de mesure, relevez les dimensions de la zone.

Activez l’affichage de la même zone Après

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Matérialiser l’emplacement des habitats détruits

Créer une couche vectorielle par Couche / Nouveau / Nouvelle couche shapefile. Choisir une

couche de type point (par défaut).

L’enregistrer sous le nom de Destruction.shp.

Elle s’affiche par défaut, mais elle est vide évidemment, comme un calque vierge. Il faut la remplir

maintenant.

Nota : Pour un travail avec des élèves, elle peut, aussi, être crée au préalable.

Remplir la couche Destruction en la rendant modifiable puis en utilisant Ajouter une entité

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En comparant les deux images, ajouter des symboles à l’emplacement des maisons disparues.

Avant (19/07/2012)

Après (2/11/2012)

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Utiliser la transparence de la couche supérieure pour créer les objets.

Enregistrer la couche avec les modifications apportées.

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Exo 2 (variante du précédent) : Matérialiser le changement du cours de Rivière Grise.

En adaptant la démarche précédente, matérialiser par une ligne en pointillé la modification des berges.

Utiliser la couche Berges.shp.

C’est une couche Shapefile Ligne cette fois.

Changer de couleur selon la date en remplissant le champ Date à chaque création de ligne nouvelle.

Puis opérer un affichage catégorisé à partir du champ date.

Séismes, inondations, sécheresse… des traitements beaucoup plus sophistiqués peuvent être utilisés par

les services de cartographie d’urgence.

EXO 3 : Utiliser le calcul d’un indice de végétation (NDVI)

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Compléments et ressources :

Place dans les programmes du secondaire :

Niveau Chapitres concernés

Cinquième

II – Des sociétés inégalement développées Thème 3 (au choix) - Des inégalités devant les risques

- La gestion des risques (La prévision, la prévention, la gestion du risque et des catastrophes déterminent la résilience des sociétés).

Une étude de cas, éventuellement prise en France, devra être nécessairement confrontée à une autre étude de cas, choisie dans un pays pauvre. L’approche se limite aux risques naturels qui suffisent à l’analyse des inégalités entre les sociétés.

Seconde Thème - Gérer les espaces terrestres

Les espaces exposés aux risques majeurs On choisit une étude de cas qui permet d’aborder les trois problématiques de la question (les espaces terrestres sont diversement soumis aux risques ; face à ces aléas, les sociétés humaines sont plus ou moins vulnérables et toutes n'ont pas les mêmes réponses). Cette question se prête bien au traitement d'un cas issu de l'actualité.

Sitographie sommaire

Le site du Sertit : http://sertit.u-strasbg.fr/

Le site de la Charte « Espace et catastrophes majeures » (en anglais uniquement)

http://www.disasterscharter.org/web/charter/home/

Le blog du CNES La tête en l’air. Un article intitulé « Les dégâts de Sandy à Port-au-Prince vus par

Pléiades ».

http://image-cnes.fr/1-loeil-du-satellite/les-degats-de-sandy-a-port-au-prince-vus-par-pleiades/

Une vidéo spectaculaire sur la crue de Rivière Grise (Croix des Missions)

http://www.youtube.com/watch?v=Fy4BvQILgfg

Un article du Monde(daté du 30 octobre 2012)

« L'ouragan Sandy précipite Haïti dans la détresse sanitaire et alimentaire »

http://www.lemonde.fr/planete/article/2012/10/30/l-ouragan-sandy-precipite-haiti-dans-la-detresse-

sanitaire-et-alimentaire_1783347_3244.html