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Un prototype d’application de cartographie des inondations qui détecte les détails qui échappent aux satellites

Par Amanda Burke
Le 10 mai 2018

Imaginez les ravages auxquels sont exposées les communautés frappées durement par les inondations au Canada : des voitures inondées, des maisons endommagées, des résidents qui se retrouvent sans le sou et des vies transformées à tout jamais. Dans chaque cas, les citoyens et les intervenants d’urgence luttent sans relâche contre l’eau jaillissante dans les zones les plus sévèrement touchées.

Prise de décisions prompte en situation de crise

Lorsque des inondations frappent de vastes régions géographiques à un rythme effréné, les intervenants d’urgence et les administrations municipales ont besoin des renseignements les plus récents pour prendre des décisions sans tarder. Ils ont besoin de connaître l’endroit exact où envoyer les intervenants d’urgence, les troupes, l’équipement ainsi que le matériel nécessaire; ils doivent être informés afin de diffuser les avis et d’effectuer les fermetures de routes et les détours aux moments et aux endroits adéquats; et ils doivent décider s’il est nécessaire d’interrompre ou de relocaliser certains services, comme les hôpitaux et les cliniques de soins de santé, et d’évacuer les résidences.

Comment savent-ils à quel endroit et à quel rythme le niveau de l’eau s’élève? Comment déterminent-ils les bâtiments, les ponts et les routes qui courent les plus grands risques?

Données en temps quasi réel

Une équipe de scientifiques de Ressources naturelles Canada (RNCan) fournit aux intervenants d’urgence et aux municipalités les données dont ils ont besoin pour prendre des décisions. Elle recueille des données au moyen d’images de satellites radar et produit, en temps quasi réel, des cartes destinées aux intervenants d’urgence en situation de crises, comme des inondations. « Notre travail consiste à puiser les renseignements sur l’image satellite et à les transposer sur une carte », a expliqué le géographe Vincent Decker.

Au cours de la dernière décennie, les scientifiques de RNCan, dont l’équipe de M. Decker, ont mis au point des techniques semi-automatisées d’interprétation et de traitement des images de satellites radar qui donnent un aperçu des zones inondées sur une carte dans un délai de quatre à six heures suivant la réception d’une image. Ces données peuvent être superposées dans un système d’information géographique (SIG) sur d’autres images satellitaires prises avant ou après l’inondation à des fins de comparaison, ajoutées à d’autres données d’un SIG, comme celles concernant des réseaux routiers ou hydroélectriques, ou comparées aux photos aériennes des inondations prises par avion ou par drone.

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Cartographie des inondations urbaines à l’aide d’observations information géographique de crowdsourcing (IGC) à Gatineau (2017-05-07) étendue des inondations obtenues à partir d’image RADARSAT-2 (2017-05-07)

Bien que cette technique fournisse « l’estimation la plus proche » des conséquences des inondations et que cette information soit essentielle pour prendre conscience de la situation, elle possède certaines lacunes.

Les capteurs radar, lesquels peuvent facilement recueillir des données malgré une couverture nuageuse, peinent à dégager un portrait de l’endroit exact où les eaux des crues et la terre se rejoignent dans les zones urbaines denses, dans les montagnes, sous un couvert d’arbres ou une couverture de végétation inondée. En outre, les cartes sont produites en grande quantité et à une rapidité fulgurante; faute de temps, aucune vérification sur place ne pouvait donc être effectuée au cours d’une inondation, jusqu’à aujourd’hui.

Des citoyens scientifiques pour compléter les données des capteurs

Des intervenants d’urgence font actuellement l’essai d’un prototype d’application mis au point par l’équipe de M. Decker. À l’avenir, cette application pourrait permettre aux citoyens canadiens détenteurs d’un téléphone intelligent de fournir des données supplémentaires à celles des capteurs afin de valider et de mettre à jour les cartes produites.

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Vue aérienne d’une innondation aves la permission de Transport Canada

Les utilisateurs de l’application sur les lieux, idéalement situés au bord des eaux, reçoivent une notification sur leur téléphone concernant le passage d’un satellite radar au-dessus de l’endroit où ils se trouvent. Ils doivent alors prendre une photo et remplir un sondage d’une minute qui décrit la situation à l’égard de l’inondation, de manière à ce que la photo et les données téléchargées soient associées dans le temps et l’espace à l’image satellitaire. L’application est même en mesure de détecter l’orientation de l’appareil lors de la prise de photo.

M. Decker et son équipe sont en train de mettre au point des processus d’intelligence artificielle (IA) qui filtreront et trieront les photos et repéreront la limite entre les eaux et la terre, les maisons, les routes et les autres détails qui sont difficilement perceptibles au moyen d’un radar. Grâce à l’IA, ils seront capables de repérer les photos sur lesquelles apparaissent des visages afin de les effacer, conformément à la protection de la vie privée, et de supprimer tout contenu jugé inapproprié. Ces processus pourraient leur permettre d’économiser des centaines d’heures de travail.

Une fois que l’application aura dépassé l’étape de prototype, elle aura le potentiel de générer des milliers de photos qui contribueront à valider et à améliorer l’exactitude des futures cartes des inondations.

Davantage de données, recueillies plus fréquemment

L’équipe a mis au point cette application dans le cadre d’une recherche continue visant à développer des méthodes et des outils novateurs afin d’améliorer l’utilisation et les applications des données et des images recueillies par satellite, et ce, pour une vaste gamme de problèmes réels, comme la cartographie des inondations et la surveillance de la glace de rivière.

La cartographie bénéficiera d’une autre amélioration cet automne, grâce aux satellites radars de prochaine génération du Canada qui seront lancés dans le cadre de la mission de la Constellation RADARSAT (MCR). Une fois lancés, les trois satellites de la mission suivront la même orbite à 32 minutes d’intervalle. Cette disposition réduira considérablement le délai d’attente actuel pour obtenir une image satellitaire d’un même lieu précis sur la planète. Celui-ci passera de 24 jours à 4 jours. Elle donnera également un aperçu d’un même endroit d’un angle légèrement différent tous les jours.

« La mission RADARSAT permettra de collecter une énorme quantité de nouvelles données utiles pour les interventions d’urgence au Canada », a affirmé M. Decker. Ces nouvelles données amélioreront la fréquence de production et l’exactitude des cartes des inondations requises par les intervenants d’urgence lorsque le niveau des eaux s’élève.

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