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La cartographie au service des secours

La cartographie au service des secours

22.01.2018, par
Carte de la baie de Saint-Jean, à Saint-Barthélemy (Antilles françaises), le 8 septembre 2017. Les bâtiments modérément ou lourdement touchés par le cyclone Irma sont marqués d’un point orange ou rouge.
En cas de catastrophe naturelle, les services d'urgence s’engagent dans une course contre la montre pour apporter aux victimes une assistance rapide. Parmi les premiers sur le pont, les «cartographes de crise» dont le rôle consiste à analyser l'événement afin de guider les secours.

Tremblements de terre, éruptions volcaniques, feux de forêt, inondations, tsunamis… Régulièrement, la Terre rappelle aux humains leur vulnérabilité face aux phénomènes naturels – sans compter les crises humanitaires et les désastres causés par l’homme. Pour fédérer rapidement et efficacement les secours, il faut des informations fiables sur la nature et le lieu des dommages causés. Un défi qui amène le service de cartographie rapide du Sertit1 à produire, à partir d’images spatiales, des cartes de plus en plus précises dans des délais toujours plus courts.
 

Dans le sillage d’Irma

Dès l’arrivée de l’ouragan Irma en septembre 2017, on a demandé aux ingénieurs du Sertit de cartographier les dommages engendrés par ce phénomène climatique exceptionnel, pour aider les acteurs impliqués dans la gestion de crise à prendre des mesures appropriées dans les territoires ultramarins de Saint-Martin et de Saint-Barthélemy. Illustrant le passage d’Irma et son intensité, les informations cartographiques dérivées des images satellites acquises avant et après l’évènement ont guidé les services de sécurité civile et environnementale, les organisations humanitaires, ainsi que les compagnies d’assurance. Et quand Irma a continué sa route, cette assistance en cartographie rapide s’est étendue à Porto Rico et à la République dominicaine, où des pompiers européens étaient également postés.
 

Cette carte montre les dégâts causés par le cyclone Irma dans la région de Marigot, à Saint-Martin (Antilles françaises). Elle utilise les données des satellites Pléiades, acquises le 8 septembre 2017.
Cette carte montre les dégâts causés par le cyclone Irma dans la région de Marigot, à Saint-Martin (Antilles françaises). Elle utilise les données des satellites Pléiades, acquises le 8 septembre 2017.

Il peut sembler surprenant que le Sertit soit basé à des milliers de kilomètres des Caraïbes, dans la ville de Strasbourg. Mais son travail est fondé sur l’analyse d’images de télédétection. « Les données que nous utilisons pour créer nos cartes viennent essentiellement de satellites d’observation de la Terre, mais aussi de capteurs aériens, comme des drones », explique Mathilde Caspard, ingénieure d'étude au Sertit.

La cartographie de crise établie à partir de données spatiales est un champ d’expertise relativement récent, qui remonte à la fin des années 1990. « Auparavant, les services de sécurité civile dépendaient d’informations recueillies sur le terrain et de modélisations, rappelle Stéphanie Battiston, responsable adjointe du service de cartographie rapide du Sertit, mais il fallait des semaines pour évaluer l’ampleur d’une catastrophe. Aujourd’hui, on peut obtenir en quelques heures des informations fiables concernant de vastes zones – même les plus inaccessibles. »
 

Rendre lisibles des flots d’informations

Dans le cas d’Irma, le Sertit a utilisé des images spatiales de très haute résolution, acquises par la constellation de satellites français lancés par le Centre national d’études spatiales (Cnes), auxquelles se sont ajoutées les images satellitaires fournies par d’autres pays. Ainsi que l’explique Stéphanie Battiston, la cartographie rapide « nécessite une collaboration et des interactions avec un grand nombre de partenaires internationaux ». Pour réagir à Irma, le Sertit a donc été mandaté par les services de sécurité civile, dans le cadre de deux grands programmes de collaboration : la charte internationale « Espace et catastrophes majeures » et le service de gestion des urgences du programme européen Copernicus, qui permettent de produire et partager facilement des informations géospatiales lors d’une catastrophe majeure. Réciproquement et dès que nécessaire, le Sertit propose régulièrement son aide « en cas de catastrophe affectant un pays ou une région du monde ».
 

Les satellites Pléiades, lancés par le Cnes, fournissent des images spatiales de très haute résolution.
Les satellites Pléiades, lancés par le Cnes, fournissent des images spatiales de très haute résolution.

Si l’accès aux données n’est plus un problème, la vraie difficulté qui se pose pour le Sertit réside dans le traitement des images : rendre lisibles les flots d’informations en provenance des satellites, en particulier sur la lumière réfléchie par les objets. « Les traitements des données sont basés sur des logiciels spécifiques développés en interne pour améliorer qualité et vitesse », indique Mathilde Caspard.
 
Quand les images satellite de la catastrophe sont livrées, elles ne sont pas toujours exploitables telles quelles, les ingénieurs du service doivent d’abord les corriger : rectifier, par exemple, les effets de l’atmosphère ou les défauts des capteurs, ainsi que la géométrie des images. Ensuite, selon les besoins de l’utilisateur final (la sécurité civile, par exemple), il faut parfois extraire des images spatiales un certain nombre d’informations pertinentes pour la gestion de crise et les transformer en cartographies.. Si un premier type de carte  permet de mettre en évidence le lieu et l’extension de la catastrophe ; un autre type de carte, plus élaboré, a pour but de « montrer l’impact de l'événement sur les infrastructures urbaines, les voies de communications, les zones agricoles et l’environnement », explique Stéphanie Battiston – sachant qu’il n’est pas toujours possible de valider les résultats de ces analyses dans les délais demandés.. « Pour Saint-Martin, après le passage d’Irma, il nous a fallu l’acquisition de cinq images satellites pour s'affranchir de l’épaisse couverture nuageuse et observer l’île dans sa totalité », raconte Mathilde Caspard.
 

Des requêtes en temps réel

Outre ses compétences en traitement de cartes, le Sertit intervient également dans la gestion des demandes. Stéphanie Battiston définit le service « comme un point de contact entre toutes les parties prenantes » de la chaîne de production des cartes : « Il analyse les besoins de l’utilisateur et, en accord avec ce dernier, définit les produits à réaliser, demande aux fournisseurs d’images de programmer les satellites en urgence, organise la production des géo-informations et lopère un contrôle qualité des produits avant de les livrer aux utilisateurs. »
 
Une tâche difficile, compliquée par des délais très courts – parce qu’au final, la valeur d’une image dépend de son actualité. « Les services de secours doivent agir immédiatement, dimensionner leurs équipes, cibler des zones prioritaires d’intervention, savoir si les zones touchées sont accessibles », détaille Stéphanie Battiston. C’est pourquoi le Sertit fournit un service certifié à la norme ISO 9001, quelques heures seulement après avoir reçu les images satellites – le délai dépend du niveau de complexité de la demande et du cadre d’intervention. Un système d’astreinte permet à l’équipe de quinze personnes d’être opérationnelle 24 heures sur 24, toute l’année.
 
Pionnier de la cartographie rapide, partenaire d’agences gouvernementales et non gouvernementales, le Sertit vient de fêter son 30e anniversaire. Son fondateur et directeur scientifique, Paul de Fraipont, mesure « le grand bond en avant technologique » effectué depuis les débuts, quand « le travail se faisait sur cartes perforées insérées dans le grand calculateur du CNRS, installé dans la banlieue de Strasbourg. Les PC à écran couleurs n’existaient pas à l’époque… » L’arrivée d’Internet a en outre largement accéléré la communication entre les intervenants, tandis que le nombre et les performances des satellites et des outils d’information se sont accrus.
 
L’évolution structurelle du Sertit a suivi ces changements technologiques. En 2015, il a rejoint le laboratoire ICube2, institut de recherche de plus de 650 personnes réparties en 16 équipes de recherche et 6 plates-formes technologiques, qui combine ingénierie et savoir-faire informatique, essentiellement dans l’amélioration des applications d’images. Une collaboration qui permet de développer les activités de recherche du laboratoire, comme en témoigne Michel de Mathelin, directeur d’ICube et désormais du Sertit : « Les ingénieurs du Sertit participent aux projets d’ICube et alertent en permanence le laboratoire sur des problèmes d’application, dont la résolution peut nécessiter des travaux de recherche. »
 

Lors du tremblement de terre en Haïti, les chercheurs ont pu évaluer les dégâts dans chaque quartier. Cette carte a été fournie le lendemain du tremblement de terre pour guider les secours et les aider à s'organiser.
Lors du tremblement de terre en Haïti, les chercheurs ont pu évaluer les dégâts dans chaque quartier. Cette carte a été fournie le lendemain du tremblement de terre pour guider les secours et les aider à s'organiser.

Mais son rôle de plateforme au sein d’ICube permet également au Sertit de s’adapter aux constantes évolutions du secteur. « La télédétection, comme d’autres domaines, est entrée dans l’ère du big data », poursuit Michel de Mathelin, qui attribue l’accroissement du nombre d’images disponibles au traitement « à la constellation de nouveaux satellites et à l’émergence d’acteurs industriels dans le domaine de la télédétection et dans la production de données géographiques ». La difficulté désormais est de ne pas se laisser déborder par cette inflation de données.
 
Une des stratégies étudiées conjointement par le Sertit et ICube est l’automatisation des processus. « Nous essayons de développer des algorithmes et des outils capables d’extraire automatiquement des informations utiles parmi une masse considérable de données – toujours dans le souci d’améliorer la qualité et la rapidité des informations que nous fournissons », indique Paul de Fraipont.
 

Le cercle vertueux des requêtes

Les améliorations peuvent aussi venir de requêtes inattendues. Par exemple, pendant le tremblement de terre de 2010 en Haïti (d’une magnitude de 7,0), alors que l’aéroport de Port-au-Prince était bloqué, les services de secours ont demandé au Sertit de localiser, grâce à ses images, un aéroport de remplacement pour permettre à un 747 français d’atterrir et de livrer une aide d’urgence. « Nous avons trouvé un aéroport à Jacmel, mais l’analyse des images montrait que des gens s’étaient réfugiés sur le tarmac… » Il fallait donc organiser une opération d’évacuation, mais ce n’était pas tout. « Une fois l’avion posé, on nous a demandé de trouver une route possible pour acheminer par camions les vivres à Port-au-Prince. » On leur a également demandé de localiser des sources d’eau pour que les équipements de purification tout juste livrés puissent être installés. « Chaque nouvelle requête menait à un nouveau processus qu’il fallait définir, c’est le genre de cercle vertueux que nous voulons encourager », conclut le fondateur du Sertit. ♦
 

Notes
  • 1. Service régional de traitement d’image et de télédétection (ICube/Université de Strasbourg).
  • 2. Laboratoire des sciences de l’ingénieur, de l’informatique et de l’imagerie (CNRS/Université de Strasbourg/ENGEES/INSA/Hôpitaux universitaires de Strasbourg/Inria).
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Auteur

Fui Lee Luk

Fui Lee Luk est journaliste et traductrice indépendante pour différents médias dont CNRSNews. Elle est titulaire d'un doctorat en littérature française (Paris III / Université de Sydney).

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