Apports de la rétrodiffusion radar au suivi de la déforestation en forêt tropicale

Abstract

La télédétection spatiale est de plus en plus employée dans la surveillance des problèmes environnementaux. Son intérêt principal réside dans la capacité des capteurs embarqués sur satellites de fournir des informations aux échelles mondiale, régionale et locale. La télédétection optique a montré son potentiel dans le suivi des changements des couverts forestiers. Jusqu’à récemment, les systèmes de suivi de la déforestation étaient basés sur l’imagerie satellitaire optique. Dans la bande intertropicale, l’emploi de ce type d’image rencontre des limites liées à la temporalité du couvert nuageux. Ce couvert nuageux, fréquent, entraîne des délais de détection, voire des manques à cause du manque de disponibilité de nouvelles images non-contaminées par les nuages. En effet, des ouvertures d’origine humaine dans la canopée peuvent être refermées par la repousse entre deux images optiques non-contaminées. Les nouveaux systèmes de Radar à Ouverture Synthétique (RSO, SAR) ont ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine de la surveillance des changements de couvert forestier dans les forêts tropicales humides (Sentinel-1, PALSAR-2). Ces capteurs actifs ont la capacité de pénétrer le couvert nuageux. La disponibilité des images Sentinel-1 en bande C à haute résolution spatiale (5x20m) comme temporelle (6 à 12 jours de revisite) en fait un substitut potentiel/complémentaire des systèmes optiques dans le suivi des perturbations du couvert forestier. Cette thèse s’articule autour de trois parties. La première consiste à développer une nouvelle méthode de détection des changements basée sur le CumulativeSum algorithm (CuSum) combiné avec une analyse de bootstrap, appliquée au suivi des changements du couvert forestier. La méthode a été appliquée à des séries temporelles d’images Sentinel-1 Ground-Range-Detected (GRD) en polarisation double (VV, VH) obtenues dans une concession forestière légale près de Kisangani, en République Démocratique du Congo. Les améliorations apportées consistent en l’intersection des cartes de résultats de VV et de VH pour créer la carte de résultats VV x VH. Une recombinaison spatiale d’un seuil critique (Tc) haut avec un seuil critique bas a également été réalisée, appelée cross-Tc. Le deuxième axe de la thèse est constitué par le développement de la méthode ReCuSum. Ce développement se traduit par l’application du CuSum cross-Tc de manière itérative pour changer la nature ‘singlebreakpoint’ du CuSum en ‘multiplebreakpoints’. Cette amélioration a été réalisée dans l’objectif d’améliorer la capacité du CuSum cross-Tc à détecter et qualifier les changements du couvert forestier. Le développement se base dans la région du Parà, dans la forêt amazonienne brésilienne. Le troisième et dernier axe de cette thèse consiste à développer une version quasi-temps-réelle du CuSumcross-Tc ainsi que de la comparer avec les autres algorithmes quasi-temps-réel à la pointe de l’état de l’art (RADD, GLAD, JJ-FAST, DETER-R,DETER-B).