Les inondations dans le Queensland en Australie : l’aéroport de Rockhampton inondé vu par satellite

Dans la région du Queensland sa capitale Brisbane, les autorités et les habitants découvrent l’étendue des dégâts et commencent un nettoyage digne des travaux d’Hercule, avec un coût évalué à plusieurs milliards de dollars australiens : des dizaines de milliers d’habitations et d’entreprises ont été endommagées par la crue du fleuve Brisbane. Selon l’AFP, plus de 80 villes ont été touchées par ces inondations historiques qui ont fait au moins 16 morts et 20 disparus. C’est désormais l’état de Victoria, plus au sud, qui est touché. A l’autre bout du monde, au nord de Rio de Janeiro, des pluies diluviennes ont causé des glissements de terrain et de coulées de boue dans : le bilan actuel est de plus de 500 morts dans les villes de Teresopolis et Nova Friburgo.

En complément de l’article déjà paru sur les inondations sur le blog Un autre regard sur la Terre, voici deux autres images que la société américaine GeoEye a récemment publiées sur son site web. Les deux images sont centrées sur l’aéroport de Rockhampton. Le 4 janvier 2011, cet aéroport a été fermé préventivement en raison du risque de crue du fleuve Fitzroy.

Port ou aéroport ?

La première image a été acquise le 5 janvier 2011 par le satellite Ikonos. L’image originale a une résolution d’un mètre. Elle montre la situation après les inondations.
La seconde image fournit une référence avant les inondations, six mois plus tôt : il s’agit d’une image d’archive acquise par le satellite GeoEye-1 le 20 juin 2010. La résolution des images de GeoEye-1 est d’environ 50 cm.

Les versions de l’image publiée ici ont une résolution réduite d’un rapport 2,5 environ. Les versions en pleine résolution peuvent être consultées sur le site Internet de la société GeoEye. Leur échelle étant différente, les deux images ne sont pas tout à fait superposables mais sont orthorectifiées : cela peut constituer un bon support pour un exercice en classe de cartographie des changements entre la situation avant et après les inondations.

Image de l’aéroport de Rockhampton en Australie acquise le 5 janvier 2011 par le satellite Ikonos.
Crédit image : GeoEye

Image de l’aéroport de Rockhampton en Australie acquise le 20 juin 2010 par le satellite GeoEye-1.
Crédit image : GeoEye

L’imagerie Radar, particulièrement adaptée à la cartographie des inondations

Les images MERIS illustrant l’article précédent ou les images ci-dessus ne donnent pas une vue d’ensemble des inondations dans le Queensland : la couverture nuageuse, accompagnant les pluies intenses, a rendu très difficile l’acquisition d’images optiques exploitables sur de larges zones. L’extrait d’image publié par Geoeye correspond à un trou dans cette couverture nuageuse.

Dans cette situation, les équipes qui s’occupent de cartographie rapide de l’impact des inondations, comme le service GMES SAFER ou les agences spatiales travaillant dans le cadre de la charte internationale « Espace et catastrophes majeures », privilégient les images fournis par les satellites SAR (Synthetic Aperture Radar ou Radar à Synthèse d’Ouverture).

Dans le cas des inondations dans le Queensland, l’Agence Spatiale Allemande (DLR) a programmé le satellite radar TerraSAR-X pour fournir des images de l’étendue des inondations. Un bel exemple d’image TerraSAR-X a été publié en exclusivité sur le site Internet du journal allemand Der Spiegel.

De même, dans le cadre de l’activation de la charte internationale « Espace et catastrophes majeures », l’Agence Spatiale Canadienne (Canadian Space Agency, CSA) a également programmé le satellite Radarsat pour acquérir des images de la région du Queensland. Une image a été acquise le 7 janvier 2011, deux jours après les images de l’aéroport de Rockhampton. Comme pour les images optiques, la comparaison avec une image radar d’archive datant du 9 avril 2010 permet d’effectuer une « détection de changement » et d’obtenir le carte ci-dessous. Les couleurs ont la signification suivante :

• En jaune, les zones inondées.
• En bleu, l’eau dite « de référence », à savoir la situation normale des cours d’eau et des surfaces normalement en eau.
• En niveaux de gris, le fond image Radar sur les zones non inondées.

Carte des zones inondées produite à partir d’images Radarsat-2 acquises pour la Charte internationale
Espace et catastrophes majeures pour le compte de Emergency Management Australia et de l'état du Queensland en Australie. Crédit image : MacDonald Dettweiler and Associates Ltd, 2010.
Agence Spatiale Canadienne (CSA)

Résolution, fauchée, bandes spectrales, capteur actif ou passif : quel compromis pour la gestion des crises et l’observation de la terre ?

Comme pour les appareils photo numériques, c’est souvent la résolution des capteurs des satellites qui retient l’attention. Beaucoup d’autres caractéristiques doivent rentrer en ligne de compte avant d’acheter un appareil : la sensibilité et le rapport signal sur bruit à haute sensibilité, la taille du capteur, le rendu des couleurs, etc.

Pour les satellites, c’est similaire : la résolution des images n’est pas le seul critère de choix. Augmenter la résolution signifie également réduire la fauchée, un peu comme avec un téléobjectif qui produit des photographies sur un champ plus étroit. Geoeye-1 acquiert, en visée verticale, des images d’une résolution de 41 cm mais qui ne couvrent qu’une zone de 15 km de largeur (ce qu’on appelle la « fauchée » ou « swath » en anglais). Pour des vues très détaillées sur une zone urbaine précise, comme après le tremblement de terre en Haïti en janvier 2010, c’est une bonne solution. C’est ce type d’image que fournira bientôt le satellite Pléiades. Par contre, pour cartographier l’impact d’un évènement affectant une grande surface, comme un feu de forêt important ou les dégâts d’une tempête, un satellite comme Spot 5 avec ses 2,5 mètres de résolution et sa fauchée de 60 km est très performant.

Pour un satellite optique, il faut également prendre en compte les caractéristiques spectrales du capteur, panchromatique ou multi-spectral, avec ou sans infra-rouge moyen ou infra-rouge thermique. Les photo-interprètes militaires sont formés pour travailler avec des images panchromatiques qui correspondent souvent à la meilleure résolution du satellite. Pour la caractérisation de l’état de la végétation, comme en agriculture de précision, les spécialistes exploitent les différences de comportement de l’objet observé dans les différentes longueurs d’onde.

Enfin lorsqu’on souhaite s’affranchir de la couverture nuageuse, comme ici dans le cas d’inondations liées à des pluies durant plusieurs jours ou pour travailler dans des régions où la couverture nuageuse est dense, ou encore pour acquérir des images sans dépendre de l’éclairage du soleil, ce sont les satellites actifs, les satellites radar qui sont la solution idéale : il émettent eux-mêmes le faisceau d’ondes électromagnétiques qui « éclaire » la zone observée. L’image est formée selon l’intensité du signal réfléchi différemment par les éléments de cette scène. Dans le cas du radar, la « phase », le décalage entre le signal incident et le signal réfléchi constitue une information supplémentaire.

Pour la gestion des catastrophes naturelles, il y a une contrainte supplémentaire : être capable de fournir aux équipes de secours une information extraite d’une image acquise le plus vite possible après l’évènement. On choisit le satellite et ses caractéristiques selon le type de désastre. On le choisit également en fonction de son orbite, si elle lui permet de passer très rapidement au-dessus de la zone touchée. C’est pour cette raison qu’on met en œuvre de manière coordonnée plusieurs satellites avec des orbites décalées. C’est donc une mise en commun de plusieurs ressources satellites que cherchent à obtenir les systèmes d’acquisition d’images (on parle d’imagerie réactive) appliqués à la gestion des catastrophes, comme la charte internationale « Espace et catastrophes majeures » ou le mécanisme « GMES data access » géré par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) pour le compte de la Commission Européenne.

En savoir plus :

• Le site Internet de la société GeoEye et la fiche descriptive du satellite GeoEye-1.
• Un autre article du blog Un autre regard sur la Terre sur les inondations en Australie.
• Les articles du blog Un autre regard sur la Terre sur le rôle des satellites dans la gestion des risques et des crises.
• Un article sur l’utilisation du satellite Radarsat sur la Gazette de Montréal.
• L’article avec l’image TerraSAR-X sur le site du journal Der Spiegel.
• La version française du site de l'Agence Spatiale Canadienne (CSA).
• Le site de la Charte Internationale "Espace et catastrophes majeures".
  
• Le site européen d'information sur GMES et le site du service GMES SAFER de réponse aux situations d'urgence.

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

• Exercice de cartographie rapide sur la zone de l’aéroport de Rockhampton. Je recommande d’utiliser les images dans leur format original en pleine résolution. Il faut également les rendre superposables : on peut le faire assez facilement, avec le logiciel Gimp par exemple, en extrayant de la zone la plus large une sous-image ayant la même emprise que l’image la plus petite et en ajustant l’échelle.