Au cours des cinq dernières décennies, les constellations de satellites d'observation de la Terre ont fourni une vue sans précédent, répétable et synoptique de la surface de la planète, permettant de détecter avec précision les changements de déforestation et d'utilisation des terres aux échelles locale, régionale et mondiale. Au fur et à mesure que les forêts continuent d'être déboisées pour l'agriculture, l'exploitation forestière, l'exploitation minière et l'expansion urbaine, qui fournissent près de 10 à 15 % des émissions anthropiques mondiales de gaz à effet de serre, les données satellitaires sont devenues un outil indispensable pour la gouvernance environnementale, la comptabilité du carbone et le développement durable.

Pourquoi les données satellitaires sont essentielles pour surveiller le changement d'affectation des forêts et des terres

Les relevés terrestres traditionnels sont à forte intensité de main-d'oeuvre, prennent beaucoup de temps et sont limités dans la couverture spatiale. Par contre, les satellites fournissent des observations cohérentes, fréquentes et mur à mur de toute la surface terrestre.Cette capacité permet de détecter des changements subtils dans la couverture végétale au fil du temps – changements qui peuvent passer inaperçus par des observateurs locaux ou des rapports annuels.

La surveillance par satellite offre trois avantages fondamentaux: couverture synoptique (grandes zones observées simultanément), répétabilité[ (revisage régulier sur plusieurs jours ou semaines), et capacité à plusieurs spectres[ (sensation au-delà de la lumière visible), ces caractéristiques permettent aux analystes de distinguer les types de forêts, de détecter les coupes sélectives, d'identifier les cicatrices d'incendie et de cartographier avec une grande précision l'expansion agricole.

Mesures complémentaires au sol

Les données satellitaires offrent une vue d'ensemble, mais elles sont les plus puissantes lorsqu'elles sont combinées avec des mesures sur le terrain. Les parcelles au sol, les relevés LiDAR effectués par les aéronefs et les observations communautaires étalonnent et valident les estimations de la biomasse, de la hauteur des arbres et de la composition des espèces obtenues par satellite.

Types de données satellitaires utilisées pour la surveillance du déboisement et de l'utilisation des terres

Différents types de capteurs capturent des aspects distincts de la surface de la Terre. Le choix du bon capteur dépend de l'application, de la résolution spatiale et temporelle requise, et des conditions environnementales de la région (par exemple, couverture nuageuse persistante dans les forêts tropicales pluviales).

Imagerie optique

Ces données sont précieuses pour la classification des types de couverture terrestre, le calcul des indices de végétation (p. ex., indice de végétation de différence normalisée, NDVI) et la détection des pertes forestières au fil du temps. La résolution de 30 mètres et le cycle de révision de 16 jours de Landsat sont les chevaux de travail pour le suivi mondial de la déforestation depuis le début des années 2000, tandis que la résolution de 10 mètres de Sentinel-2 et la révision de 5 jours fournissent des détails plus précis pour les événements de clairage à petite échelle.

Données infrarouges et thermiques

Par exemple, le Rapport de Brûlure Normalisé (RBR) utilise des bandes infrarouges à ondes courtes et à infrarouges infrarouges proches pour cartographier la gravité et la récupération des incendies. Les capteurs thermiques peuvent également détecter les incendies actifs, aidant à la gestion des incendies dans les forêts tropicales.

Radar d'ouverture synthétique (SAR)

Les capteurs SAR, comme ceux de Sentinel-1, ALOS-2 PALSAR-2 et du prochain NISAR, émettent des impulsions à micro-ondes qui pénètrent dans les nuages et l'obscurité, ce qui rend la recherche SAR idéale pour surveiller les forêts tropicales pluviales où le couvert nuageux est persistant. La recherche SAR est sensible à la structure forestière – mesure de la rugosité du couvert, de la biomasse et des inondations – et peut détecter la déforestation même sous des couches nuageuses épaisses.

Satellites LiDAR

Le LiDAR spatial (par exemple, NASA , GEDI, ICESat-2) fournit des mesures directes de la hauteur de végétation et de la structure verticale. Bien que LiDAR ait des sillons plus étroits que les capteurs optiques ou radar, il fournit des informations 3D précises vitales pour l'estimation de la biomasse et l'évaluation de la dégradation des forêts, la réduction subtile des stocks de carbone forestier sans élimination complète du couvert forestier.

Applications dans le suivi du déboisement mondial

Les données satellitaires sont utilisées dans un large éventail d'applications opérationnelles et scientifiques pour suivre les taux de déforestation, identifier les activités illégales et appliquer les politiques de conservation.

Détection mondiale des changements forestiers

La plateforme Global Forest Watch, qui fournit des alertes en temps quasi réel de la perte de couvert d'arbres provenant de l'imagerie Landsat, a permis aux gouvernements, aux ONG et aux communautés autochtones de réagir rapidement à l'exploitation forestière illégale et à l'empiètement. Entre 2001 et 2023, les satellites ont enregistré une perte nette de plus de 400 millions d'hectares de forêts, une superficie plus grande que l'Inde. Les données révèlent que la perte de forêts tropicales est restée obstinément élevée, principalement due à l'expansion agricole en Amazonie, dans le bassin du Congo et en Asie du Sud-Est.

Détecter l'exploitation forestière et minière illégale

En utilisant des images optiques à haute résolution (p. ex. Planet, Maxar) combinées à des algorithmes automatisés de détection des changements, les autorités peuvent repérer des routes non autorisées, des ponts en bois ronds et des mines dans des zones protégées. Dans l'Amazonie brésilienne, la surveillance par satellite de la déforestation (PRODES et DETER) par l'Institut national de recherche spatiale (INPE) a permis des raids de détection et de répression et contribué à une réduction significative de la déforestation de 2004 à 2012.

Stock de carbone et estimation des émissions

En combinant des cartes de l'évolution de la couverture forestière provenant de satellites et des valeurs de densité de carbone propres au biome, les chercheurs estiment les émissions de dioxyde de carbone résultant du déboisement et de la dégradation des forêts, qui sont intégrées dans les inventaires nationaux de gaz à effet de serre et les engagements internationaux en matière de climat.

Surveillance des changements dans l'utilisation des terres au-delà des forêts

La déforestation n'est qu'une facette du changement d'affectation des terres, les satellites suivent également l'expansion agricole, l'urbanisation, la création de réservoirs et l'exploitation minière. Par exemple, l'expansion des plantations de palmiers à huile en Indonésie et en Malaisie, liées à la déforestation, est régulièrement cartographiée à l'aide de composites annuels d'images optiques et radars.

Problèmes posés par la surveillance par satellite

Malgré ses forces, la surveillance par satellite de la déforestation et des changements dans l'utilisation des terres fait face à plusieurs obstacles techniques et opérationnels.

Couverture nuageuse et lacunes temporelles

Les capteurs optiques peuvent avoir limité les images utilisables par année, réduisant la capacité de déterminer le moment exact d'un événement. Bien que la recherche et le sauvetage surmonte la pénétration du nuage, son interprétation nécessite une expertise spécialisée et est moins intuitive que l'imagerie optique. La combinaison de plusieurs types de capteurs (fusion) aide à combler les lacunes mais accroît la complexité des données.

Traitement et stockage des données

Le traitement de ces volumes – correction de l'interférence atmosphérique, de la géométrie des capteurs et du terrain – exige des ressources informatiques importantes et des algorithmes robustes. Les techniques d'apprentissage automatique sont de plus en plus utilisées pour automatiser la classification, mais les modèles de formation nécessitent de grandes quantités de données étiquetées et une validation soigneuse pour éviter les biais.

Résolution compromis

La haute résolution spatiale (p. ex., le sous-mètre) offre des détails fins mais réduit la zone de couverture et la fréquence de revisite, ce qui la rend inapte à la surveillance nationale mur-à-mur. Les systèmes à moyenne résolution (10 à 30 m) comme Landsat et Sentinel atteignent un équilibre, mais peuvent manquer les clairières à petite échelle ou les événements de dégradation.

Déboisement par distinction de la dégradation

Les données satellitaires sont excellentes pour détecter les pertes forestières à coupe claire, mais elles se heurtent à la dégradation, à savoir l'élimination partielle des feux de couvert, l'éclaircie ou les incendies de sous-étage.

Politiques d'accès et d'ouverture des données

Bien que les grands programmes comme Landsat et Copernicus (Sentinel) fournissent des données libres et ouvertes, de nombreux ensembles de données commerciales à haute résolution demeurent coûteux, limitant l'accès à des institutions bien financées. Le renforcement des capacités dans les pays en développement est essentiel pour assurer une utilisation équitable de la surveillance par satellite pour REDD+ et la communication de données nationales.

Orientations futures et technologies émergentes

Les progrès de la technologie des capteurs, de l'informatique et de l'analyse promettent de surmonter de nombreuses limites actuelles, améliorant de façon spectaculaire la précision et la rapidité du déboisement et de la surveillance de l'utilisation des terres.

Missions satellitaires de prochaine génération

Plusieurs nouvelles missions amélioreront la surveillance des forêts à l'échelle mondiale. NASA-ISRO SAR Mission (NISAR)[, qui devrait être lancée en 2025, fournira des images SAR en bande L et S à couverture répétée de 12 jours, capables de mesurer la biomasse forestière et de détecter les changements dans toutes les conditions météorologiques. La mission de l'Agence spatiale européenne BIOMASS, qui transporte une SAR en bande P, fournira la première carte mondiale de la biomasse forestière à résolution de 200 m. La série GaoFen et les constellations commerciales comme Planet="s SuperDoves fournissent des images de résolution à peu près quotidiennes de 3 à 5 m, permettant de détecter rapidement même de petites perturbations forestières.

Intelligence artificielle et Cloud Computing

Les plateformes en nuage comme Google Earth Engine, AWS et Microsoft Planetary Computer permettent aux utilisateurs d'analyser les petaoctets de données satellitaires sans infrastructure locale. Les pipelines automatisés produisent maintenant des alertes quotidiennes de déforestation avec des taux de faux positifs faibles, ce qui permet d'assurer l'application sur le terrain. Les modèles AI peuvent également fusionner des données optiques, radars et LiDAR pour générer des cartes de changement forestier sans faille.

Intégration avec les réseaux Drone et In-Situ

Les réseaux de capteurs au sol – moniteurs acoustiques, pièges à caméra et sondes d'humidité du sol – fournissent des données complémentaires aux observations satellitaires, créant un système de surveillance complet. Les cadres réglementaires évoluent pour soutenir l'utilisation coordonnée des drones et des satellites dans la conservation des forêts tropicales.

Alertes en temps quasi réel et application de la loi

Des plateformes comme Global Forest Watch et Brazil , DETER utilise l'apprentissage automatique pour traiter les scènes satellites dans les heures suivant l'acquisition, émettant des alertes qui permettent aux autorités de réagir avant que les dommages ne se propagent.

Vérification et transparence du crédit carbone

À mesure que les marchés du carbone se développent, la surveillance par satellite devient essentielle pour vérifier que les projets de conservation des forêts permettent effectivement de réduire les émissions.La vérification indépendante à l'aide de données satellitaires ouvertes ajoute de la crédibilité aux crédits carbone et permet d'éviter le lavage vert.

Vers un système mondial de surveillance intégré

L'avenir de la surveillance de la déforestation réside dans l'intégration harmonieuse de plusieurs capteurs satellites, données au sol et analyses avancées dans un seul système opérationnel.Les organisations internationales, les agences spatiales et les instituts de recherche collaborent à la mise en place d'une Initiative mondiale d'observation des forêts (IGF) qui fournit des services de bout en bout, des données brutes de satellite aux rapports d'émissions au niveau national.

La poursuite des investissements dans les infrastructures satellitaires, les politiques de données ouvertes et le renforcement des capacités sera essentielle pour atteindre les objectifs de développement durable des Nations unies, en particulier les ODD 15 (Vie sur terre) et 13 (Action pour le climat), qui ne peuvent à eux seuls sauver les forêts, mais qui constituent la base de données essentielles qui sous-tend une politique efficace, l'application de la loi et la conservation communautaire.

Conclusion

Depuis les missions Landsat jusqu'aux capteurs NISAR et BIOMASS, chaque saut technologique a élargi notre capacité de détecter les pertes forestières, de quantifier les émissions de carbone et de soutenir la gestion durable des terres. Des défis tels que la couverture nuageuse, le traitement des données et la détection de la dégradation demeurent, mais les progrès rapides dans l'IA, l'informatique en nuage et la fusion des capteurs ne cessent de combler ces lacunes.

En fin de compte, la lutte contre la déforestation est une course contre le temps, et les satellites nous donnent le meilleur siège dans la maison pour regarder, comprendre et agir. En continuant à innover et à collaborer, la communauté mondiale peut faire en sorte que ces outils puissants soient utilisés pour protéger les forêts du monde entier pour les générations actuelles et futures.