Échanges avec Fabien Albouy, Directeur de l’OEIL NC
Depuis 2009, L’OEIL NC, une structure collégiale unique réunit autour de la donnée environnementale des acteurs aux intérêts souvent opposés : collectivités, industriels, associations, gestionnaires d’espaces naturels… Le pari ? Que la science peut objectiver les débats et guider l’action grâce à la « data« .
Fabien Albouy, son directeur, nous ouvre les coulisses de ce métier discret mais essentiel : transformer des images satellitaires en décisions opérationnelles ; des feux de brousse détectés en quelques heures à l’échelle du territoire, aux alertes envoyées directement aux gestionnaires d’aires protégées, en passant par vingt ans d’archives sur la pression incendie en Nouvelle-Calédonie, Vulcain Pro est devenu bien plus qu’un outil technique : c’est une nouvelle façon de regarder, comprendre et protéger un territoire d’exception. On s’enflamme ?
Bonjour Fabien, peux-tu te présenter ainsi que l’OEIL en quelques mots ?
Bonjour, je suis Fabien Albouy, directeur de l’Observatoire de l’Environnement en Nouvelle-Calédonie. L’OEIL a été créé en 2009 avec une mission assez particulière : produire et rendre accessibles des informations fiables sur l’état de l’environnement en Nouvelle-Calédonie, les pressions qu’il subit et leur évolution ; nous sommes une structure collégiale qui réunit des acteurs aux intérêts parfois très différents – collectivités, communes, populations locales, associations environnementales, acteurs économiques, industriels et miniers – avec l’idée que la donnée scientifique peut justement constituer un socle commun pour objectiver les débats.
Notre métier consiste donc autant à produire et analyser de la donnée qu’à la transformer en information réellement utilisable. Une base de données ou une image satellite n’a finalement que peu de valeur si elle ne permet pas, à l’arrivée, de répondre à une question concrète : où se situent les pressions ? Comment évoluent-elles ? Quels milieux sont touchés ? Où faut-il approfondir les investigations ou agir en priorité ?
La donnée est donc au cœur du travail de l’OEIL. Comment la collectez-vous, la structurez-vous, et surtout, comment la transformez-vous en information exploitable pour les décideurs et le grand public ?
Nous travaillons rarement avec une source unique ; nous récupérons des données produites par les collectivités, les acteurs privés (mineur, aménageur, etc.), les organismes scientifiques, les gestionnaires, les associations mais également des données issues de programmes internationaux d’observation de la Terre et nous produisons aussi nos propres données lorsque cela est nécessaire.
La première difficulté est de rendre toutes ces informations compatibles entre elles. Les producteurs, les formats, les échelles, les méthodes et les fréquences de mise à jour sont très différents. Il faut donc documenter les données, contrôler leur qualité, les harmoniser et les structurer dans des bases de données géographiques. Une grande partie de notre travail consiste ensuite à automatiser les traitements afin qu’ils soient reproductibles et traçables : si nous recalculons un indicateur demain avec de nouvelles données, nous devons pouvoir expliquer précisément comment il a été obtenu.
Vient ensuite le croisement spatial ; pour un incendie, par exemple, connaître sa localisation et sa superficie est une première information mais elle devient beaucoup plus utile lorsqu’on peut déterminer automatiquement si cet incendie a touché une forêt, une zone abritant des espèces menacées, une aire protégée, un périmètre de protection d’un captage d’eau ou une autre zone à enjeu… C’est cette transformation qui nous intéresse : passer de la donnée brute à une information environnementale contextualisée, puis la restituer sous la forme la mieux adaptée à son utilisateur : carte, indicateur, tableau de bord, alerte, rapport technique ou document de vulgarisation.
L’OEIL s’appuie largement sur la télédétection et l’observation de la Terre par satellite. Peux-tu nous expliquer comment ces technologies s’intègrent dans votre démarche de surveillance environnementale ?
L’observation satellitaire présente un avantage considérable pour un territoire comme la Nouvelle-Calédonie : elle permet d’observer de manière répétée de très grandes superficies, y compris dans des secteurs difficiles d’accès ; mais il faut bien comprendre qu’un satellite ne « voit » pas directement un incendie, une forêt dégradée ou une pollution. Ses capteurs mesurent différentes propriétés physiques : le rayonnement thermique, la lumière réfléchie par la végétation et les sols, certaines longueurs d’onde invisibles à l’œil humain, etc. C’est ensuite l’analyse de ces signaux, parfois en comparant plusieurs images prises à des dates différentes, qui permet d’identifier une anomalie ou un changement.
Pour les incendies, nous exploitons par exemple deux familles de données complémentaires. Certains capteurs thermiques, comme VIIRS ou MODIS, permettent de repérer rapidement des anomalies de température correspondant potentiellement à des feux actifs. Ces données sont accessibles plusieurs fois par jour mais à une résolution spatiale médiocre (plusieurs centaines de mètres). D’autres satellites, notamment Sentinel-2 du programme européen Copernicus, couvrent la Nouvelle-Calédonie tous les 5 jours avec des images optiques beaucoup plus détaillées qui permettent d’identifier et de délimiter précisément les traces laissées par le feu après son passage.
C’est un principe que l’on retrouve dans de nombreux domaines : l’observation de la Terre permet de surveiller largement et régulièrement le territoire, puis de cibler les secteurs nécessitant une analyse plus approfondie.
« Elle ne remplace donc pas les observations de terrain ; les deux approches sont complémentaires : le satellite apporte une vision synoptique et répétable, tandis que le terrain permet de caractériser finement les phénomènes et de valider leur interprétation.«
Vulcain Pro est l’un des outils phares que vous avez développés pour le suivi des incendies. Comment est né ce projet et à quel besoin opérationnel répondait-il ?
Le projet est né d’un constat très concret : les incendies constituent l’une des principales pressions sur les milieux naturels en Nouvelle-Calédonie mais il était extrêmement difficile d’en avoir une vision homogène à l’échelle du territoire. De fait, les bilans sur les surfaces pouvaient être contradictoires entre les différents organismes et aucune mesure de l’impact environnemental n’était disponible.
À partir de 2017, l’OEIL a commencé à exploiter systématiquement les différents dispositifs satellitaires disponibles afin de reconstituer et d’enrichir l’historique des incendies observés sur le territoire. L’enjeu n’était pas seulement de savoir qu’un feu avait eu lieu mais de disposer d’une connaissance homogène permettant de comparer les années entre elles et d’évaluer les milieux ainsi que les enjeux environnementaux concernés ; il s’agit ainsi de produire une donnée de référence permettant de contribuer aux politiques publiques en matière de sécurité civile, d’aménagement du territoire et de gestion environnementale.
Vulcain Pro est l’aboutissement opérationnel de cette démarche ; il rassemble dans un même environnement les informations issues des différentes sources satellitaires et permet de les croiser avec les données environnementales disponibles. L’utilisateur peut par exemple sélectionner une période, une commune ou une zone particulière, visualiser les incendies détectés et analyser les enjeux potentiellement concernés.
Une autre étape importante a été la mise en place du service Alerte Incendies. L’idée était de ne plus demander à l’utilisateur d’aller constamment consulter la donnée mais de faire venir l’information jusqu’à lui lorsqu’un événement correspondant à ses critères est détecté. Le dispositif a d’abord été conçu pour les gestionnaires environnementaux, les associations et les acteurs souhaitant suivre des enjeux particuliers. Avant sa mise en place, ils ne disposaient pas d’un moyen simple d’être informés rapidement lorsqu’un incendie concernait une aire protégée, un périmètre de protection des eaux ou tout autre secteur à enjeu.
Dans un objectif de sensibilisation du grand public, nous nous attachons à porter cette information à la connaissance du plus grand nombre au travers de Vulcain, un tableau de bord permettant, grâce à une interface simple et intuitive, de consulter les données relatives aux incendies de l’année.
Le dispositif numérique est accessible depuis ce lien ; cette démarche est complétée par un rapportage très complet (voir un exemple ici) et par une brochure présentant le bilan annuel (voir un exemple ici).
Concrètement, comment fonctionne Vulcain Pro ? Quelles sources de données géospatiales avez-vous intégrées et comment le système les combine-t-il pour produire une information fiable en temps quasi-réel ?
Il faut d’abord distinguer deux temporalités car c’est essentiel pour comprendre le système ; pour la détection rapide, nous utilisons principalement les anomalies thermiques détectées par des capteurs satellitaires tels que VIIRS, MODIS et prochainement Sentinel 3. Ils observent plusieurs fois par jour la Nouvelle-Calédonie et permettent de repérer un point dont la température est anormalement élevée ; ces données peuvent être récupérées et intégrées automatiquement quelques heures après leur acquisition. Ce délai est incompressible et indépendant de notre système : il correspond essentiellement au temps nécessaire à la transmission et à la mise à disposition des données satellitaires par les stations de réception au sol.
Vulcain Pro n’est donc pas un système d’alerte en temps réel au sens strict. Il s’agit plutôt d’un dispositif d’alerte précoce permettant d’être informé quelques heures après une détection satellitaire ; une fois les données reçues par l’OEIL, leur traitement, leur enrichissement par les données environnementales et la diffusion des alertes ne nécessitent en revanche que quelques minutes. Nous disposons ainsi d’une chronique remontant à 2001 avec MODIS et à 2012 avec VIIRS. L’intégration successive de plusieurs satellites et capteurs permet également d’augmenter les occasions d’observer le territoire.
En revanche, une anomalie thermique n’est pas une cartographie précise de la surface réellement brûlée. Pour cela, nous utilisons notamment les images Sentinel-2, beaucoup plus détaillées spatialement. En comparant les propriétés spectrales de la végétation et des sols avant et après le passage du feu, on peut identifier la cicatrice laissée par l’incendie et en délimiter beaucoup plus précisément l’emprise. Un processus automatique va identifier sur chaque image satellite exploitable les surfaces potentiellement brulées. Une longue phase de validation des données incluant des phases manuelles prend ensuite le relai pour disposer d’un jeu de données fiable. Ces données sont intégrées au dispositif depuis 2017.
Une fois la donnée incendie intégrée, les traitements géomatiques entrent en jeu ; les géométries sont croisées automatiquement avec les différentes couches de référence disponibles : végétation, aires protégées, périmètres connus d’espèces menacées, captages et périmètres de protection des eaux, limites administratives, etc. Vulcain Pro permet ainsi de passer d’un simple « feu détecté à cet endroit » à une information beaucoup plus riche : où, quand, sur quelle superficie et quels enjeux environnementaux sont potentiellement concernés ?
« La fiabilité vient justement de cette complémentarité des sources. Il n’existe pas de capteur parfait ; la couverture nuageuse, la fumée, le relief, la végétation ou encore la taille du feu peuvent limiter certaines détections… Nous préférons donc expliciter ces incertitudes plutôt que donner l’impression d’une précision absolue. »
Entre l’image satellite brute et l’alerte envoyée à un pompier ou à un gestionnaire d’aire protégée, il y a toute une chaîne de traitement. Peux-tu nous en décrire les grandes étapes et les défis techniques que vous avez dû relever ?
Schématiquement, on peut découper cette chaîne en plusieurs étapes. La première consiste à récupérer automatiquement les nouvelles observations satellitaires mises à disposition par les fournisseurs ; ces données doivent ensuite être contrôlées, mises au bon format et intégrées dans notre système d’information géographique.
La deuxième étape consiste à interpréter la détection. Plusieurs observations peuvent par exemple correspondre au même événement, parce qu’un feu est vu par plusieurs satellites ou lors de plusieurs passages successifs. Il faut donc gérer cette dimension spatiale et temporelle et éviter autant que possible de transformer plusieurs observations d’un même phénomène en plusieurs incendies distincts. Actuellement, on traite ces regroupements (clustering) pour des satellites de même résolution spatiale.
La troisième étape est celle de l’enrichissement environnemental. Une série de traitements spatiaux détermine automatiquement dans quelle commune se trouve l’événement et quels enjeux il rencontre : végétation, biodiversité, ressource en eau, espaces protégés, infrastructures ou autres périmètres d’intérêt.
Enfin, le moteur d’alerte compare ces caractéristiques avec les critères définis par les abonnés. Lorsqu’ils correspondent, une notification peut être générée. La chaîne est complètement automatisée : une fois les données satellitaires mises à disposition, les alertes peuvent être générées et diffusées en quelques minutes seulement. Le principal facteur limitant n’est donc pas le traitement réalisé par l’OEIL mais le délai inhérent à la réception et à la diffusion des données satellitaires elles-mêmes.
Le défi technique principal consiste à concilier rapidité et fiabilité. Pour alerter rapidement, il faut automatiser au maximum. Mais une donnée produite automatiquement n’a pas le même niveau de validation qu’une cartographie expertisée plusieurs semaines plus tard. Nous assumons donc cette différence : le temps quasi-réel fournit une information précoce avec une incertitude connue ; les analyses réalisées a posteriori permettent ensuite d’établir des bilans plus précis.
Il faut également maintenir cette chaîne dans le temps : les sources externes évoluent, les formats changent, de nouveaux satellites apparaissent, les référentiels environnementaux sont mis à jour. Derrière une interface qui paraît simple pour l’utilisateur se trouve donc un véritable système d’information qu’il faut continuellement maintenir, contrôler et améliorer.
Quel bilan tirez-vous du déploiement de Vulcain Pro en Nouvelle-Calédonie ? A-t-il changé concrètement la façon dont les acteurs publics et les opérationnels gèrent les incendies sur le territoire ?
Le premier apport est d’avoir créé une information de référence commune à l’échelle de la Nouvelle-Calédonie. Avant de parler de gestion, il faut déjà être capable de mesurer le phénomène de manière homogène dans l’espace et dans le temps. Vulcain Pro donne accès à une chronique remontant à 2001 et permet aux collectivités, gestionnaires, associations, chercheurs ou bureaux d’études de travailler à partir des mêmes données. Les utilisateurs peuvent explorer les incendies, produire leurs propres cartes et statistiques et analyser leurs interactions avec différents enjeux environnementaux.
Même s’il n’a pas été conçu comme un outil de lutte opérationnelle et que ses performances restent tributaires des limites de la détection satellitaire, nous observons qu’il est aujourd’hui également utilisé comme source d’information complémentaire dans les dispositifs de veille des centres de secours communaux et de la Direction de la sécurité civile. Il convient toutefois de rappeler qu’il s’agit d’un dispositif d’alerte précoce fondé sur l’observation satellitaire, et non d’un système de commandement ou de détection instantanée des départs de feu.
« Une détection satellitaire ne remplace ni un appel d’urgence, ni une observation de terrain, ni l’expertise des services de lutte contre l’incendie. Sa valeur ajoutée est ailleurs : fournir rapidement une donnée spatialisée, homogène, archivée et enrichie par la connaissance des enjeux environnementaux. »
C’est également ce recul historique qui devient aujourd’hui particulièrement intéressant. On ne s’intéresse alors plus seulement à l’événement en cours, mais à la compréhension de la pression incendie sur le long terme. Avec plus de vingt ans de données disponibles, nous pouvons étudier la récurrence des incendies, identifier les secteurs régulièrement touchés et mieux comprendre les relations entre feux, climat, végétation et activités humaines. Ces connaissances peuvent contribuer à l’identification des secteurs prioritaires pour la restauration écologique, la protection de certains milieux ou la mise en œuvre de mesures de prévention.
Au-delà des incendies, l’OEIL utilise la télédétection pour d’autres enjeux environnementaux : érosion, occupation du sol, pollution lumineuse… Quelle est ta vision pour les prochaines années : comment l’observation de la Terre peut-elle continuer à transformer la manière dont la Nouvelle-Calédonie surveille et protège ses écosystèmes ?
Nous sommes probablement encore au début de ce que ces données peuvent apporter à la surveillance environnementale de la Nouvelle-Calédonie. L’évolution est spectaculaire : nous disposons aujourd’hui de séries d’images mondiales, régulières et souvent gratuites, avec des résolutions spatiales et temporelles qui étaient difficilement accessibles il y a encore quelques années. Le véritable enjeu n’est donc plus uniquement d’accéder à l’image, mais d’être capable d’industrialiser son exploitation : détecter automatiquement un changement, le comparer à une situation de référence, le croiser avec des enjeux environnementaux et restituer rapidement une information intelligible.
Les incendies ne constituent finalement qu’un des nombreux domaines dans lesquels cette approche peut être appliquée. Nous l’avons déjà expérimenté sur d’autres sujets. Pour Pollux NC, par exemple, les données satellitaires ont permis de réaliser une première caractérisation de la pollution lumineuse à l’échelle de la Nouvelle-Calédonie, complétée sur certains secteurs par des images à très haute résolution et par des mesures au sol. Les résultats ont ensuite été croisés avec la localisation des écosystèmes sensibles pour identifier les secteurs prioritaires.
On peut appliquer des approches comparables au suivi de l’évolution du couvert forestier et de l’occupation du sol, à certaines formes d’érosion, à l’évolution du littoral, aux conséquences d’événements extrêmes ou à la surveillance de certaines pressions liées aux activités humaines.
À mon sens, la prochaine étape consiste surtout à construire des chaînes de surveillance pérennes, et pas seulement des études ponctuelles. Produire une très belle carte une fois est utile ; être capable de recalculer automatiquement un indicateur chaque mois ou chaque année avec exactement la même méthode l’est encore davantage.
Les progrès de l’automatisation, de l’analyse d’images et de l’apprentissage automatique vont évidemment nous aider, mais la technologie ne doit pas devenir une fin en soi. Le vrai enjeu reste de choisir des indicateurs scientifiquement robustes, de documenter leurs limites, de confronter les résultats aux observations de terrain et surtout de produire une information adaptée à la décision.
Pour un territoire aussi vaste, riche en biodiversité et soumis à de nombreuses pressions que la Nouvelle-Calédonie, le satellite nous apporte finalement quelque chose de très précieux :
« la capacité de regarder régulièrement l’ensemble du territoire, d’identifier plus rapidement ce qui change et de concentrer ensuite les moyens humains et scientifiques là où ils sont réellement nécessaires »
