18 février 2021 – Malheureusement (pour certains), la neige et la glace ont déjà disparu, mais cela nous a tout de même permis de profiter des joies du patinage et de capturer quelques belles images. Le 11 février, la neige a commencé à tomber depuis le sud et les photos ci-dessous en offrent un magnifique aperçu.
Une mine de données
Début février, la neige a commencé à tomber depuis le sud des Pays-Bas, et les images ci-dessous, prises par le satellite Sentinel-2A, offrent déjà un spectacle magnifique. La région du Lauwersmeer et Ameland, plus au nord, sont déjà recouvertes de neige, tandis qu'à Eemshaven, pas un seul flocon n'était encore tombé (à ce moment-là). Mais il ne s'agit pas seulement d'une image : une image Sentinel-2 contient une quantité incroyable de données. Comment, par exemple, obtenir des informations sur la neige (et les nuisances qu'elle peut causer) ? Aucun problème avec ERDAS !
À l'instar d'un immense aspirateur, comme le montre la figure 2 (ci-dessous), le satellite recueille des données réparties sur 13 bandes différentes du spectre électromagnétique, tout en survolant la Terre à une altitude de 786 km. L'image capturée couvre une zone de 110 km sur 110 km. Cela représente une sacrée quantité de données.
Les données issues des différentes bandes, comme le montre la figure 2, nous en apprennent beaucoup sur la zone couverte.
Les 13 bandes spectrales de Sentinel-2, allant du visible et du proche infrarouge à l'infrarouge à ondes courtes, avec différentes résolutions spatiales allant de 10 à 60 m au sol, peuvent être utilisées, par exemple, pour surveiller la neige et la glace. Les différents capteurs, tels que ceux de Sentinel-2, mais aussi ceux de Landsat, Worldview, Modis, etc., sont tous pris en charge par ERDAS . En d'autres termes, le logiciel « reconnaît » le spectre électromagnétique des images et peut effectuer directement des calculs à partir de celui-ci.
Pour ce suivi, nous utilisons une formule qui nous permet de calculer l'indice de différence normalisée de la neige (NDSI) à l'aide de la bande verte (560 nm) et de la bande infrarouge à ondes courtes (SWIR). Cet indice prend des valeurs comprises entre -1 et +1, les valeurs négatives correspondant à la neige et à la glace, tandis que les valeurs positives correspondent par exemple au sol nu, à la végétation, etc. Plus la valeur est faible, plus il y a de neige ou de glace à cet endroit.
Radiographie
Le résultat, la figure 3, est en quelque sorte une radiographie de la région : plus la couleur est claire, plus il y a de neige ou de glace dans cette zone. Afin de pouvoir distinguer encore plus clairement les éléments, nous allons représenter l'indice NDSI en blanc (pour la neige et la glace) et en vert (pour tout ce qui ne contient que peu ou pas de neige ou de glace).
Notre « radiographie » s'est désormais transformée en une représentation artistique en blanc et vert du nord de la province de Groningue. De la région du Lauwersmeer, qui apparaît déjà en grande partie blanche (beaucoup de neige), jusqu'à l'est de la province, qui présente davantage de zones vertes (peu ou pas de neige).
D'ailleurs, le lendemain, j'ai observé des accumulations de neige dans mon propre environnement. Je m'en suis immédiatement servi comme « ground truth ». Il s'agit d'un terme utilisé pour comparer les informations obtenues par déduction (le calcul du NDSI) avec l'observation directe (preuve empirique). En effet, il devrait y avoir beaucoup de neige dans les zones bleues.
La figure 5 l'illustre bien : un amoncellement de neige s'est formé au bord du fossé. Le NDSI montre donc bien où la neige s'est accumulée.
Si l'on observe maintenant la région située au nord de la ville de Groningue, entre Sauwerd et Bedum, le long du Wolddijk, on constate un joli effet de traînées blanches qui se dessinent dans la verdure. En effet, la combinaison de la neige soufflée et du vent violent fait que la neige tient moins bien sur les champs, mais qu'elle reste au contraire à l'abri des arbres et des maisons (le long du Wolddijk).
Cela apparaît encore plus clairement lorsque l'on crée une image 3D, un Digital Twin, de la neige dans la région. Un jumeau numérique consiste à générer ou à collecter des données numériques représentant un objet physique. On obtient une belle visualisation en représentant les valeurs NDSI en relief. Les constructions (valeur négative) s'enfoncent pour ainsi dire vers le bas tandis que la neige et la glace (valeurs positives) ressortent. L'image ci-dessous montre bien les accumulations de neige (zone 1 entourée en rouge) et, dans la zone 2, on voit apparaître un motif de fossés ; la glace et la neige dans le fossé ont une valeur NDSI élevée.
Pour aller un peu plus loin dans la 3D, j'utilise l'Actueel Hoogtebestand Nederland (AHN), la carte numérique de relief couvrant l'ensemble des Pays-Bas. Grâce à ce fichier, nous pouvons facilement représenter un environnement aux Pays-Bas en 3D.
C'est ce que l'on voit ici, le Wolddijk en 3D : plus le relief (arbres et constructions) est élevé, plus la couleur est rouge.
Nous pouvons ensuite utiliser le NDSI pour représenter l'AHN dans ces couleurs. La vue en 3D montre très bien comment, sur les terrains plats et dégagés, le vent souffle librement sur la neige, tandis que celle-ci reste au sol entre les maisons, à l'abri du vent, ainsi que sur la route.
Vous pouvez ainsi Digital Twin facilement et rapidement un Digital Twin à l'aide d'images satellite récentes et librement accessibles, et obtenir une vue d'ensemble de votre environnement, par exemple en cas de problèmes liés à la neige.
Plus d'informations
Harald est consultant en affaires chez IMAGEM. Il fait le lien entre les aspects commerciaux, opérationnels et techniques, et s'occupe des besoins concrets des clients. Il collabore avec les développeurs pour mettre au point des solutions destinées au secteur de l'ordre public et de la sécurité, aux établissements d'enseignement ou digital twins.
Vous souhaitez en savoir plus à ce sujet ? Envoyez un e-mail à Harald ou laissez-nous un message via notre formulaire de contact.
Harald Görtz
Consultant en gestion
