Résumé
La maitrise et l’utilisation des données satellitaires sont au cœur du projet SEN SPATIAL dont les différentes parties prenantes se sont retrouvées du 2 au 4 octobre 2023 à Dakar pour une série d’ateliers visant à identifier les besoins du secteur public dans ce domaine. L’initiative portée conjointement par le Groupe interinstitutionnel de concertation et de coordination en Géomatique (GICC) et l’Ambassade de France entend soutenir la volonté du gouvernement du Sénégal d’œuvrer à l’émergence d’un écosystème dédié à l’utilisation des données satellitaires surtout en milieu scolaire en vue de susciter des vocations. Il s’agit concrètement d’un programme ambitieux de 2 ans visant à soutenir la dynamique de l’usage de la géomatique ainsi que des données satellitaires au Sénégal.
OBJECTIFS DU MODULE⚓
Le présent module est destiné principalement aux professeurs qui exercent dans l'enseignement secondaire, mais également aux élèves des classes concernées. Il vise les objectifs suivants :
comprendre la géomatique ;
définir les notions de satellite et de capteur ;
intégrer quelques aspects de la géomatique dans les activités d'apprentissage en Sciences ;
sensibiliser les élèves à l'importance des données satellitaires.
INTRODUCTION AUX DONNEES SPATIALES⚓
Définition :
Également appelées informations géographiques ou données géospatiales, les données spatiales désignent les informations liées à des objets ou éléments présents dans un espace géographique. Il existe deux types de base pour les données spatiales : le type vectoriel et le type raster.
Type vectoriel : ce type utilise des points, des lignes et des polygones pour représenter les villes, les routes, les montagnes ou les étendues d'eau qui sont cartographiées et enregistrées dans les systèmes d'informations géographiques.
Type raster : ce type utilise des cellules pour représenter les caractéristiques spatiales, par exemple les données des satellites.
Notions de satellite et capteur
Les satellites sont des objets ou corps célestes qui orbitent ou qui gravitent autour d’une planète ou d’une étoile. Il existe deux types de satellites :
les satellites naturels sont généralement des lunes, mais ils peuvent également être des corps qui appartiennent à d’autres systèmes célestes. Dans notre système solaire, les planètes et les comètes sont des satellites du Soleil. La Lune est le satellite de la Terre ;
les satellites artificiels sont des satellites qui sont construits par des humains. Les principaux rôles des satellites sont la communication, la navigation et l’observation de la surface de la Terre et son atmosphère. Ils fournissent aussi des données sur les situations qui risquent de devenir dangereuses, comme les ouragans, les feux de forêt, la lutte contre les changements climatiques, etc.
L’altitude à laquelle un satellite orbite autour de la Terre va souvent de pair avec sa fonction. Il y a trois zones principales où les satellites sont en orbite :
la zone d’orbite terrestre basse (OTB) est l’orbite la plus facile à faire suivre aux satellites, et la majorité des satellites se situe dans cette zone comprise entre 160 et 1000 km au-dessus de la surface de la Terre. Comme ce sont les satellites qui orbitent le plus près de la Terre, ce sont eux qui prennent les meilleures photos haute résolution. C’est pourquoi de nombreux satellites météorologiques et scientifiques sont placés en orbite terrestre basse.
la zone d'orbite terrestre moyenne (OTM) : les satellites placés en OTM suivent de nombreuses trajectoires différentes autour de la Terre. Les satellites de navigation, comme la constellation de satellites GPS, sont souvent placés en OTM. Un avantage des OTM par rapport aux OTB est qu’elles permettent aux satellites de couvrir une plus grande région de la Terre. Elles ont par contre deux inconvénients : leurs signaux sont faibles et prennent plus de temps pour atteindre la Terre.
la zone d'orbite terrestre haute : les orbites géosynchrones se trouvent à une altitude de 35 786 kilomètres. Les satellites placés en orbite géosynchrone se déplacent à la même vitesse que la rotation de la Terre. Les orbites géostationnaires sont un type d’orbite géosynchrone. Les orbites géostationnaires s’alignent sur l’équateur. Les orbites qui se situent encore plus haut que les orbites géosynchrones sont appelées des orbites terrestres hautes (OTH).
L’avantage des satellites placés en orbite géosynchrone est qu’ils demeurent toujours au-dessus du même endroit terrestre. Et comme ils sont très haut dans le ciel, ils demeurent dans l’espace vraiment très longtemps. Les satellites placés en orbite géosynchrone ont deux inconvénients : leurs signaux prennent le plus de temps à atteindre la Terre et qu’ils coûtent cher à construire et à lancer dans l’espace.
Les capteurs
Pour fournir des informations, les satellites peuvent être équipés de deux principaux types de capteurs :
Les capteurs optiques fonctionnent sur le même principe que les appareils photographiques. Ils enregistrent des images à partir du rayonnement solaire réfléchi par la Terre. Ces capteurs passifs sont basés sur la seule réflectance. Leurs bandes multi spectrales leur permettent d’acquérir des images du visible, proche et moyen infrarouge (400 à 1 600 nm environ)
Les capteurs radar (plus précisément Radar à Synthèse d’Ouverture, RSO, ou SAR en anglais) produisent des images sur la base d’un signal micro-ondes (2 à 30 cm) émis et réceptionné par une antenne, après réflexion sur le sol. Ces capteurs actifs mesurent les caractéristiques de l’énergie rétrodiffusée.
Au Sénégal, l'utilisation des données spatiales et de la géomatique a permis de lutter efficacement contre les feux de brousse.
Collecte et traitement des données spatiales⚓
Les systèmes d’information géographique (SIG) sont des outils puissants d’analyse et de visualisation des données spatiales. Mais pour utiliser efficacement les SIG, vous devez collecter des données GPS (Global Positioning System). Le GPS est un système de navigation par satellite qui peut fournir des coordonnées précises et des informations d’altitude n’importe où sur Terre. Ces informations sont précises et fiables et représentent les emplacements et les attributs des entités qui vous intéressent.
L’un des moyens les plus simples et les plus courants de collecter des données GPS pour les SIG est d’utiliser un appareil GPS portable ou une application pour smartphone qui peut enregistrer votre position et vos données attributaires lorsque vous vous déplacez. Cette méthode est adaptée aux projets à petite échelle, aux enquêtes de terrain ou à la cartographie exploratoire. Vous pouvez utiliser la collecte manuelle de données GPS pour créer des entités ponctuelles, linéaires ou surfaciques (qui se rapporte à la surface ou d'une grandeur rapportée à l'unité de surface), en fonction de vos besoins.
Une autre façon de collecter des données GPS pour le SIG est d’utiliser un appareil ou un système automatisé capable de suivre et d’enregistrer en permanence votre position et vos données attributaires sans intervention de votre part. Cette méthode est utile pour les projets à grande échelle.
Une troisième façon de collecter des données GPS pour les SIG consiste à les extraire de sources existantes, telles que des images numériques, des vidéos ou des documents contenant des géotags (éléments d’information qui indiquent l’emplacement et l’heure d’un fichier numérique, exemple : une photo ou une vidéo) ou des métadonnées ( données supplémentaires qui décrivent les caractéristiques ou le contexte d’un fichier numérique, telles que le modèle de l’appareil photo, la résolution ou la date).
Une quatrième façon de collecter des données GPS pour le SIG consiste à les intégrer à d’autres types de données spatiales, telles que l’imagerie aérienne, l’imagerie satellite ou le LiDAR (Light Detection and Ranging), une technique de télédétection qui utilise des impulsions laser pour mesurer la distance et l’élévation des objets au sol.
Une cinquième façon de collecter des données GPS pour les SIG consiste à les valider avec d’autres sources d’information, telles que la vérification sur le terrain, les observations sur le terrain ou les connaissances d’experts.
Utilisation des données spatiales en sciences⚓
La fouille de données spatiales est utilisée en épidémiologie pour suivre et prévoir la propagation des maladies. Les Sciences de la vie et de la Terre ont aussi recours à cette technique pour évaluer les tendances au cours du temps des modifications de la végétation dans des zones sensibles, la lutte contre les feux de brousse par une localisation par satellite du lieu et alerte par téléphone portable, localiser les nappes de déchets flottants par satellite.
Applications technologiques et ingénierie⚓
Ces données satellites seront utilisées en géomatique.
Définition :
Le mot géomatique provient : du préfixe grec geos — qui signifie Terre et du suffixe –matique qui renvoie à informatique. Plus concrètement, on peut simplifier en disant qu’il s’agit de la géographie (étude de la Terre) assistée des outils informatiques.
Complément :
Les disciplines de la géomatique sont :
LaGéodésie : est une science qui a comme objectif de mesurer et de représenter la forme, la taille et la force de gravité de la Terre et d’établir un système de coordonnées tridimensionnelles précises desquelles dépendront toutes les autres mesures faites sur (de) la Terre.
LaTélédétection : est une science qui traite de l’utilisation d’images acquises au moyen de satellites d’observation de la Terre et des méthodes de traitement de ces images pour interpréter et identifier des phénomènes terrestres.
La cartographie : art et technique qui consiste à élaborer et produire des cartes au moyen de logiciels graphiques qui s’appuient sur l’information géographique numérique.
Les systèmes d’information géographique (SIG) : système informatisé qui permet l’intégration de bases de données et de cartes numériques. Cette intégration permet la consultation et l’analyse très détaillée d’un territoire avec pour objectifs de le gérer, d’offrir un service, de vendre un produit ou de prendre des décisions.
exercices⚓
Sensibilisation aux enjeux mondiaux⚓
L'utilisation de données spatiales peut être un facteur de transformation face au changement climatique, à la perte de biodiversité et aux défis du développement. En effet, elle permet aux gouvernements nationaux, aux organisations de la société civile, aux peuples autochtones, aux communautés locales et aux chercheurs de prendre des décisions fondées sur des données afin d'établir des priorités d'action et de suivre plus précisément les progrès accomplis dans la réalisation de leurs objectifs. De nombreux pays demandent de l'aide pour accéder à des données spatiales de haute qualité afin de pouvoir les intégrer de manière plus significative dans la planification, la mise en œuvre et le suivi au niveau national. C'est ainsi que le laboratoire de biodiversité des Nations unies (UNBL) a été crée pour répondre à ces besoins.
L'UNBL aide les pays à utiliser des données spatiales et des outils analytiques afin qu'ils puissent mieux comprendre et mieux respecter le Cadre mondial pour la biodiversité (CMB) Kunming-Montréal de la Convention sur la diversité biologique (CDB) et l'Agenda 2030 pour le développement durable.
Exemple : l'utilisation des données de l'UNBL ont permis de contrôler et d'évaluer l'état de la nature, ainsi que l'impact des activités ou des interventions humaines.
Haïti, s'est appuyé sur l'UNBL pour accéder aux données spatiales existantes afin de contrôler la gestion des forêts et de renforcer les décisions du gouvernement pour rendre la politique forestière haïtienne plus efficace. L'UNBL aide Haïti à prendre des décisions sur les endroits où les efforts de restauration devraient être intensifiés, en accord avec les institutions travaillant dans ce secteur.
La gamme d'ensembles de données et d'indices mondialement acceptés disponibles sur l'UNBL a permis aux praticiens ougandais de définir des indicateurs de performance pour les secteurs clés. Ils ont également aidé les praticiens à sélectionner des mesures de performance quantitatives qui peuvent être utilisées pour des interventions (par exemple, la politique d'irrigation, la budgétisation des infrastructures, la prévention des risques de catastrophes).
Projets finaux et présentations⚓
Des visites de terrains seront réalisées pour permettre aux apprenants d'aller dans des structures spécialisées dans l'utilisation des données satellites et de la géomatique. Des sorties pédagogiques seront effectuées à l'ANACIM, au CSE entre autres.