Les images satellites, de précieux outils pour mieux gérer le risque incendie

Feu à Istres, juin 2017 © F. Guerra/Irstea
Feu à Istres, juin 2017 © F. Guerra/Irstea

Pour connaître la sévérité des dégâts causés par les feux de forêt, les données d’observation de la Terre sont de vraies alliées. Au sein du centre d’expertise scientifique dédié aux incendies du Pôle Theia (infrastructure de télédétection par satellite), les chercheurs du centre Irstea d’Aix-en-Provence et leurs partenaires développent une méthode de cartographie et d’analyse d’images satellites automatique qui permettra, à terme, d’évaluer les niveaux de dommages sur la végétation en fonction des types de peuplements présents. Un outil sans équivalent pour mieux adapter les mesures de gestion et de prévention.

Image satellite spot 7
Image satellite Spot 7 - La couleur grise témoigne de la zone de végétation brûlée. © AIRBUS DS 2017

Pouvoir définir le niveau de sévérité d’un feu de forêt, et mieux encore le niveau des dommages qu’il cause, est essentiel pour évaluer les impacts, prédire la dynamique de reprise de la végétation et mettre en place les mesures de gestion adaptée, rapidement après l’incendie.
Et c’est bien là l’objectif des travaux menés par le centre d’expertise scientifique (CES) dédié aux incendies créé en 2017 dans le cadre du Pôle Theia, ce dispositif multipartenaires qui structure la communauté scientifique autour de la production de données et de services grâce à la télédétection par satellite.

« Comme les autres CES thématiques du Pôle Theia, le CES Incendie, qui regroupe actuellement quatre partenaires1, s’appuie sur les images fournies par les satellites (Sentinel, Spot, Pléiades) pour concevoir des méthodes et outils innovants répondant à des besoins spécifiques des utilisateurs. Le but du CES Incendie est précisément de développer une cartographie systématique et automatisée des contours et de l’intensité des feux de forêts, des feux d’interface habitat/forêt et des dommages sur la végétation, qui soit directement exploitable par les gestionnaires et les services de l’état chargés du risque incendie sur le territoire », précise Marielle Jappiot, ingénieure de recherche au centre Irstea d’Aix-en-Provence et coordinatrice du CES Incendie. 

Des critères de sévérité enrichis et des niveaux de dommages ultra-précis

Pour y parvenir, les partenaires du CES s’appuient tout particulièrement sur deux projets : un travail mené avec la Direction générale de la prévention des risques (DGPR)2 du Ministère de l’écologie et le projet de recherche ACADO3.
« Depuis 1973, la base de données Prométhée répertorie tous les feux de forêt qui se produisent dans les 15 départements du sud de la France, zone la plus exposée du pays. Actuellement, Prométhée repose essentiellement sur deux critères : la surface brûlée et le type de peuplement brûlé. En collaboration avec la DGPR, nous travaillons aujourd’hui à l’enrichir de critères qui tiennent compte des tendances actuelles d’évolution des incendies, telles que l’augmentation des grands feux [Portugal 2017, Grèce et Californie 2018], et surtout des feux d’interface, conséquence directe de l’expansion de ces zones où les habitations sont en contact avec des espaces naturels4. Ces nouveaux critères permettraient d’affiner considérablement la caractérisation des incendies et leurs niveaux de sévérité », explique la chercheuse.

En parallèle, dans le cadre du projet ACADO, les partenaires testent l’apport spécifique des différentes sources d’images satellitaires pour cartographier les surfaces brûlées, les contours de feux et les niveaux de dommages sur la végétation. Concrètement, les scientifiques développent des indices d’analyse des images traduisant diverses caractéristiques de sévérité du feu - zones brûlées et non brûlées, quantité de chlorophylle restante dans les végétaux, sol plus ou moins affleurant… - et qui permettent de comparer les images avant et après l’incendie. Des relevés sont parallèlement réalisés directement sur les lieux d’incendie afin de les comparer aux données observées sur les images, et ainsi fiabiliser les indices. « Nous visons à corréler le plus finement possible les indices calculés à partir des images satellites avec la variabilité des dommages observés sur le terrain. Comme le comportement du feu et ses impacts varient selon le type de peuplement qu’il affecte (garrigue et maquis, forêt fermée ou ouverte, friches abandonnées), nous voulons développer des indices propres à chacun de ces peuplements. A terme, nous pourrions alors fournir aux gestionnaires une analyse extrêmement fine et pertinente qui leur permettrait de choisir les mesures de gestion les mieux adaptées à leur contexte », commente la chercheuse. Et déjà une première étape vient d’être franchie avec la mise au point d’une méthode de cartographie automatique de la végétation avant incendie. « Grâce à un logiciel de traitement des images satellites, nous avons développé une méthodologie d’analyse des caractéristiques de l’image, comme la couleur, la texture ou encore les formes, qui permet de différencier les essences d’arbre en présence, parmi lesquelles le pin d’Alep, le chêne blanc ou le chêne vert », précise Christophe Bouillon, ingénieur d’étude impliqué dans le projet ACADO.

Relevés de terrain après incendie © A. Bellet/Irstea
Relevés de terrain après incendie © A. Bellet/Irstea
Niveaux de dommages incendie
Différents niveaux de dommages causés par l'incendie (Istres, juin 2017).

 

L’outil opérationnel, soit une chaîne de traitement automatique ne nécessitant plus de mesure de terrain et fournissant la cartographie des dommages selon les peuplements, devrait voir le jour en 2020. Mais déjà les gestionnaires et acteurs du territoire peuvent bénéficier des cartes différentielles de sévérité (avant et après incendie), élaborées sur la base des indices aujourd’hui les plus aboutis. A l’image par exemple des gestionnaires du Parc national de Port-Cros : suite à un incendie d’une exceptionnelle ampleur survenu en 2017 (plus de 500 hectares brûlés), ils ont en effet recouru aux cartes du CES Incendie pour analyser, un an après l’événement, la dynamique de régénération de la végétation et notamment des peuplements les plus emblématiques du Parc.

Irstea fortement impliqué dans les CES du Pôle Theia

22 centres d’expertise scientifique thématiques structurent les recherches menées dans le Pôle Theia ; ils couvrent des domaines aussi variés que l’agriculture, la biodiversité, l’eau, la forêt, le littoral, la neige et la glace, les risques naturels, la santé, l’urbain.
Irstea est impliqué dans neuf CES et en coordonne quatre :

  • le CES Cartographie physionomique de la végétation naturelle qui vise à répondre aux besoins des gestionnaires des milieux naturels et des acteurs de la trame verte et bleue
  • le CES Humidité du sol à très haute résolution spatiale dont le but est de développer une cartographie de l’état hydrique du sol adaptée aux besoins des scientifiques et des acteurs en charge des politiques publiques
  • le CES Incendie qui vise à développer une cartographie des contours et de l'intensité des feux de forêt, des feux d'interface et des dommages sur la végétation, à destination des gestionnaires des territoires et du risque incendie
  • le CES Paysage qui a pour but d’améliorer la connaissance des dynamiques paysagères et de mener des recherches sur les territoires et les systèmes associés (agricoles, forestiers…).

Retrouver l’ensemble des CES par grand domaine
 

Consulter le site du Pôle Theia

En savoir plus


1- Irstea, Service régional de traitement d’image et de télédétection (Sertit), Centre européen de recherche et de formation avancée en calcul scientifique (Cerfacs), Office national des forêts.
2- La DGPR est chargée d'élaborer et de mettre en œuvre les politiques relatives à la connaissance, l’évaluation et la prévention des risques.
3-  ACADO : Apports de différents CApteurs pour l’évaluation des niveaux de DOmmages sur la végétation après incendie.
4- On estime qu’en 10 ans, les zones d’interface habitat/forêt ont augmenté de 10 % dans les régions de Haute-Corse et des Bouches-du-Rhône.