L’observation de la Terre, également connue sous le nom de télédétection, fournit chaque jour des informations très pertinentes sur l’état et l’évolution de notre planète via des données satellitaires dans le monde entier. Les données peuvent être utilisées, par exemple, pour recueillir des informations sur les îlots de chaleur dans les villes, les sécheresses ou l’état des forêts.
L’observation de la Terre ouvre actuellement des sources de données supplémentaires : avec des capteurs installés sur des drones disponibles dans le commerce, elle obtient des informations environnementales plus détaillées, et à une résolution spatiale si élevée qu’elle ne peut pas être obtenue avec des données satellitaires.
« Les très hautes résolutions de l’ordre du centimètre ouvrent de nouveaux domaines d’application et de questions de recherche », déclare la scientifique Dr. Mirjana Bevanda du Earth Observation Research Hub de Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), une fusion des chaires JMU de Télédétection et urbanisation mondiale et télédétection. « Nous obtenons ainsi des informations très pertinentes pour la recherche urbaine, l’écologie et la conservation de la nature. »
Cartographier les îlots de chaleur et les arbres urbains
Pour une étude de faisabilité, Mirjana Bevanda, avec Antonio Castañeda et d’autres collègues, a imagé la Neue Universität sur Sanderring et des parties du Ringpark de Würzburg avec des drones en 2022. Lidar, une forme de balayage laser tridimensionnel, ainsi que des capteurs thermiques et multispectraux ont été utilisées. Ce dernier capte cinq à dix longueurs d’onde de lumière et donc nettement plus qu’un simple appareil photo.
L’objectif de l’étude est d’explorer la valeur ajoutée que les données obtenues peuvent offrir pour la recherche dans les espaces urbains, par exemple pour enregistrer et analyser la structure urbaine ou pour cartographier les arbres urbains ou les îlots de chaleur.
« Nous pouvons utiliser cela pour contribuer à réduire l’effet d’îlot de chaleur avec des contre-mesures ciblées, par exemple », explique le professeur Hannes Taubenböck. Cet effet se produit lorsque les villes, avec leurs nombreuses pierres et leurs surfaces asphaltées, chauffent plus que la campagne environnante en été. Cela met à rude épreuve non seulement les habitants de la ville, mais aussi les animaux et les plantes.
Les drones ouvrent également de nouvelles options pour cartographier les arbres urbains. « Nous pourrions décrire chaque arbre individuellement, y compris sa structure verticale, et tirer des conclusions sur sa vitalité », explique le professeur Tobias Ullmann.
Actif dans de nombreux domaines d’études
L’équipe du centre de recherche en observation de la Terre de JMU est également active avec des drones au Canada et dans d’autres zones d’étude, documentant leurs changements au fil du temps. Avec des partenaires, par exemple issus de la biologie, il aborde également les aspects écologiques. Par exemple, les données environnementales de la forêt JMU dans le Steigerwald, des prairies calcaires de Basse-Franconie ou des structures de haute montagne de la Zugspitze sont traitées.
« L’acquisition de données avec des drones est très chronophage, entre autres à cause des procédures d’approbation nécessaires. Mais les données obtenues et surtout leur niveau de détail sont très pertinents pour de nombreuses questions de recherche », explique Tobias Ullmann.
Les études de Würzburg se concentrent sur des approches méthodologiques pour rendre plus efficace l’acquisition des données et leur traitement. En outre, les informations environnementales pertinentes pour les questions de recherche individuelles doivent être identifiées. « A long terme, nous voulons acquérir de nouvelles connaissances pour l’observation de la Terre à partir de ce travail, qui à leur tour peuvent être transférées vers des systèmes spatiaux », explique Mirjana Bevanda.
Des contacts existent également avec JMU Informatics. « Nous effectuons des travaux sur le terrain et évaluons les données obtenues pour la recherche environnementale. Mais développer de nouveaux capteurs et systèmes n’est pas notre expertise. Ici, nous voyons un grand potentiel en coopération avec divers groupes de travail en informatique », déclare Hannes Taubenböck.
Utilisation dans le programme de Master EAGLE
Les études sur l’observation de la terre avec des drones de recherche – les experts parlent de systèmes aériens inoccupés (UAS) – s’inscrivent dans l’enseignement du programme international de master de Würzburg EAGLE (Applied Earth Observation and Geoanalysis of the Living Environment). Après tout, la future génération de chercheurs doit également être formée dans ce domaine.
Antonio Castañeda, un ancien élève d’EAGLE de Colombie, est l’un de ceux qui sont impliqués. Il est actuellement doctorant. étudiant au Earth Observation Research Hub, spécialisé dans la recherche en télédétection basée sur les UAS.
« L’intégration de l’UAS dans l’enseignement donne aux étudiants des expériences complètement nouvelles dans la planification de mission, la géométrie des capteurs, la gestion et l’analyse des données », déclare Tobias Ullmann. Ils sont ainsi confrontés à de nouveaux défis qui n’existent généralement pas dans l’observation de la Terre depuis l’espace.