Catégorie : CNES

Contrats de recherche financés

AIMCEE / Apport de l’Imagerie satellitaire Multi-Capteurs pour répondre aux Enjeux Environnementaux et sociétaux des socio-systèmes urbains

Programme de recherche porté par Anne Puissant (UMR 7362 LIVE CNRS / A2S UNISTRA ) et co-porté Sébastien Gadal (Aix-Marseille Université, UMR 7300 ESPACE)

Objectifs du projet

L’objectif de la proposition TOSCA AIMCEE (Apport de l’Imagerie satellitaire Multi-Capteurs pour répondre aux Enjeux Environnementaux et sociétaux des socio-systèmes urbains) est de rassembler les laboratoires de recherches impliqués à la fois dans l’exploitation intelligente des masses de données satellitaires multi-capteurs et dans les problématiques urbaines afin de mutualiser les efforts et la capitalisation des recherche sur ce que nous avons appelé des Actions de Recherche Thématiques permettant de répondre aux défis environnementaux et sociétaux auxquels les socio-systèmes urbains sont soumis à court et long terme, en favorisant les interactions entre les CES du pôle THEIA impliqués sur cette thématique.

La population mondiale atteint 7,63 milliards en janvier 2018. Depuis 2008, pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, plus de la moitié de la population vivait en milieu urbain. En 2050, on estime qu’environ 70% de la population mondiale sera urbaine. Cette explosion démographique mondiale s’accompagne d’une urbanisation galopante qui provoque elle-même une expansion géométrique des aires urbaines. Cette urbanisation pèsera lourdement sur les ressources naturelles à grande échelle avec des tensions sur les terres disponibles, la biodiversité. La demande alimentaire devrait doubler, la consommation énergétique augmenter de 80% et l’approvisionnement en eau croître de 55 %… Par ailleurs, « aujourd’hui, près d’un tiers de la population mondiale fait face à des pics de chaleur pendant au moins 20 jours par an. D’ici 2100 cette proportion pourrait grimper à 70 % de la population si rien n’est fait pour limiter le réchauffement climatique ». La multiplication des vagues de chaleur en milieu urbain est également au cœur des préoccupations.

Ainsi, sur le plan international les scientifiques sont formels, le climat change. Hausse des températures et du niveau de la mer ou encore fonte des glaces sont autant de marqueurs incontestables, confirmés par l’observation spatiale à travers les variables essentielles climatiques. Pour certains territoires et en particulier les territoires urbains qui peuvent être considérés comme de véritables socio-systèmes urbains, il est déjà urgent de prendre des décisions cruciales pour l’avenir. Des défis colossaux qui ne seront relevés qu’avec la planification de villes sobres et capables de synergies entre la consommation et la production.

Pour prendre ces décisions, il faut pouvoir se projeter et prédire. Par exemple grâce à des simulations numériques  (étalement urbain, transformations des modes d’occupation et d’usages des sols, submersions littorales, risque de crue…). Cela passe par mesurer et surveiller le changement climatique de ces socio-systèmes urbains. Après l’Accord de Paris, la mobilisation internationale reste forte, sous la houlette des agences spatiales. La coopération internationale et l’apport des satellites ressortent comme deux leviers essentiels pour observer le changement climatique et contrôler les engagements pris pour en atténuer les effets.

En effet, l’imagerie satellitaire est une source de données encore sous-exploitées, seule capable de permettre des analyses de l’échelle mondiale à l’échelle locale avec une même qualité et une régularité de mesures. Complémentaires des relevés de terrains, et des bases de données déjà existantes produites par les agences de cartographie nationale, toutes ces observations et mesures permettent une moisson d’informations que la recherche scientifique analyse, qualifie et intègre dans des modèles. Ces derniers permettent peu à peu de mieux comprendre et de mieux prévoir le fonctionnement et les interactions entre les surfaces continentales, l’hydrosphère et l’atmosphère.

L’accès facilité à l’imagerie satellitaire ainsi que la multiplication des capteurs dans les domaines optique (Pléiades, Spot, Sentinel-2, Landsat…) et radar (Radarsat, terrasar-X, Alos, Sentinel-1, …) est une véritable opportunité pour la communauté scientifique et socio-économique. Il constitue également un défi colossal en terme méthodologiques afin de proposer des méthodes de traitement adaptées à la masse de données disponible, mais également en terme ‘thématique’ afin de délivrer des produits sous la forme d’indicateurs ou de cartographie comme variables d’entrées dans les différents modèles et comme outils d’aide à la décision face aux enjeux sociaux et environnementaux.

L’objectif de cette proposition TOSCA AIMCEE (Apport de l’Imagerie satellitaire Multi-Capteurs pour répondre aux Enjeux Environnementaux et sociétaux des socio-systèmes urbains) est donc de rassembler les laboratoires de recherches impliqués à la fois dans l’exploitation intelligente des masses de données satellitaires multi-capteurs et à la fois dans les problématiques urbaines afin de mutualiser les efforts et la capitalisation des recherche sur ce que nous appellerons des Actions de Recherche Thématiques permettant de répondre aux défis environnementaux et sociétaux auxquels les socio-systèmes urbains seront soumis à court et long terme, en favorisant les interactions entre les CES du pôle THEIA impliqués sur cette thématique.

Plus précisément nous proposons de travailler sur trois grands défis sociétaux et environnementaux :

1. la consommation foncière et la perte des territoires agricoles ;
2. la perte de biodiversité, la fragmentation et l’invasion des milieux (en particulier périurbain) ;
3. le changement climatique, l’augmentation des températures, de la consommation d’énergie et de la pollution urbaine

Productions

• Publications

Thomas Gloaguen, Kęstutis Zaleckis, Sébastien Gadal. Development of new indexes of the ‘Generic City’ concept in the Baltic coastal city network. ISUF 2022 – The 29th Conference of the International Seminar on Urban Form – Urban Redevelopment and Revitalisation. A Multidisciplinary Perspective, Sep 2022, Łódź – Kraków, Poland. ⟨hal-03783349⟩

Sébastien Gadal, Mounir Oukhattar, Jūratė Kamičaitytė, Moisei Zakharov, Walid Ouerghemmi, et al.. Multiscale and multi-temporal modelling of urban change structures in the Subarctic East Siberian metropolis of Yakutsk. XXIX Conference of the International Seminar on Urban Form: Urban Redevelopment and Revitalisation A Multidisciplinary Perspective, University of Lodz; Cracow University of Technology,; Lodz University of Technology, Sep 2022, Łódź, Poland. ⟨hal-03787176⟩

Thomas Gloaguen, Kęstutis Zaleckis, Sébastien Gadal. Investigation of the use of the ‘Generic City’ concept and its indexes in the analysis in urban and territorial structures in the Baltic cities. IGU Urban Commission Annual Conference, Jul 2022, Paris, France. ⟨hal-03737991⟩

Anne Puissant, Thibault Catry, Rémi Cresson, Nadine Dessay, Laurent Demagistri, et al.. Products and services of the « Urban » THEIA Scientific expertise Centre. ESA Living Planet Symposium 2022, May 2022, Bonn, Germany. 2022. ⟨hal-03678980⟩

Sébastien Gadal. Dynamiques de territorialisations et d’urbanisations post-soviétiques : résiliences territoriales et métropolisations en Lituanie. Géopolitique de l’espace et espace(s) de la géopolitique, LIMEEP-PS; Observatoire de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (OVSQ), Apr 2022, Saint-Quentin-en-Yvelines, France. ⟨hal-03656805⟩

Sébastien Gadal, Thomas Gloaguen, Jūratė Kamičaitytė. Post-Soviet Coastal Land Cover Change Modelling of the South-Eastern Baltic by Remote Sensing (1984-2020). GIS for Digital Development 2021: Application of GIS and Remote Sensing in Science and Management, North Eastern Federal University, Dec 2021, Yakutsk, Russia. ⟨hal-03502185⟩

Sébastien Gadal. Remote Sensing for Urban Planning. Virtual Global Faculty Week 2021, Kaunas University of Technology, Mar 2021, Kaunas University of Technology, Lithuania. ⟨hal-03183746⟩

Sébastien Gadal, Mounir Oukhattar, Jūratė Kamičaitytė, Moisei Zakharov, W. Ouerghemmi. Spatial modelling of the Arctic metapolis: Yakutsk. GIS for Digital Development 2021: Application of GIS and Remote Sensing in Science and Management, North Eastern Federal University, Dec 2021, Yakutsk, Russia. ⟨hal-03502208⟩

Sébastien Gadal, Thomas Gloaguen. Environmental issues in the coastal regions of the south-eastern Baltic Sea: A sensitive natural environment in the face of increasing anthropic pressures. Baltica : An International Yearbook for Quaternary Geology and Palaeogeography, Coastal Morphology and Shore Processes, Marine Geology and Recent Tectonics of the Baltic Sea Area, Lithuanian Academy of Sciences, 2021, 34 (2), pp.203 – 215. ⟨10.5200/baltica.2021.2.6⟩. ⟨hal-03517994⟩

Nikolai Bobylev, Sébastien Gadal, Valery Konyshev, Maria Lagutina, Alexander Sergunin. Building Urban Climate Change Adaptation Strategies: The Case of Russian Arctic Cities. Weather, Climate, and Society, American Meteorological Society, 2021, 13 (4), pp.875-884. ⟨10.1175/WCAS-D-21-0004.1⟩. ⟨hal-03313126⟩

Sébastien Gadal, Paul Gérard Gbetkom, Alfred Homère Mfondoum. A new soil degradation method analysis by Sentinel 2 images combining spectral indices and statistics analysis: application to the Cameroonians shores of Lake Chad and its hinterland. 7th International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management (GISTAM 2021), Apr 2021, Online Streaming, Czech Republic. pp.25-36. ⟨hal-03207299⟩

Sites internet présentant le projet

GEOINFORMATION – AI – : REMOTE SENSING IMAGE ANALYSIS, GEOMATIC MODELLING, GEOGRAPHIC KNOWLEDGE PROCESSING, AND TERRITORIAL GEO-SIMULATION | Sébastien Gadal | Research Project (researchgate.net)

BALTICS: BALTIC AND NORDIC STUDIES: POST-SOVIET TRANSFORMATIONS, COASTAL CHANGES, TERRITORIAL DEVELOPMENT CONVERGENCES, AND ENVIRONMENTAL ISSUES | Sébastien Gadal | Research Project (researchgate.net)

ARCTIC-S: TERRITORIAL ADAPTATIONS OF THE ARCTIC TO THE GLOBAL WARMING, GLOBALISATION, ENVIRONMENTAL CHANGES, DEVELOPMENT AND URBANISATION. GEOPOLITIC ISSUES | Sébastien Gadal | Research Project (researchgate.net)

A-METROPOLIS: URBANISATION MODELLING, SOCIO-ENVIRONMENTAL CHALLENGES, AND GEOPOLICAL ISSUES OF METROPOLISATIONS | Sébastien Gadal | Research Project (researchgate.net)