L’imagerie hyper-spectrale présente de nombreux atouts pour l’étude du fonctionnement et de la dynamique des écosystèmes :

• elle est non intrusive,
• elle permet la caractérisation à haute fréquence temporelle d’un grand nombre d’objets en géosciences (charge sédimentaire, sols) et en sciences de la biodiversité (propriétés fonctionnelles des couverts, assemblage d’espèces),
• elle est au centre de plusieurs programmes d’observation spatiale de la terre. Malgré cela, le déploiement sur site de cette technologie reste limité en raison du coût élevé des instruments commerciaux.

Les enjeux technologiques sont de deux ordres :

• accompagner la conception de spectro-imageurs répondant spécifiquement aux besoins de nos communautés (notamment en termes de résolution spectrale)
• abaisser le coût unitaire de ces instruments afin de les déployer de manière plus large sur nos sites.

La caméra hyperspectrale développée dans TERRA FORMA est le prolongement des travaux de recherche en instrumentation développés à l’IPAG qui ont conduit à la conception d’un premier prototype de spectro-imageur ultra-compact ( 15x4x4 cm3) et modulaire dans le domaine de la mesure des gaz à effet de serre depuis l’espace. Ce concept est détourné et adapté ici pour la mesure des propriétés optiques des surfaces continentales et des rivières depuis le sol. Il se distingue des imageurs actuels par la simplicité de son système optique, intégré à proximité du détecteur, ce qui rend le montage particulièrement robuste et compact. D’autre part, il n’y a besoin que d’une seule exposition de quelques dizaines de millisecondes à une seconde pour obtenir un hypercube complet et cohérent, essentiel pour l’acquisition depuis un drone en mouvement. Ce développement est rendu possible grâce à un partenariat avec l’entreprise Pyxalis, qui adapte ses détecteurs spécialement pour les besoins de cette instrumentation. Ce partenariat permet également de diminuer les coûts financiers, le développement instrumentale et logiciel étant réalisé par l’IPAG. Les prototypes en cours d’intégration fournissent une image de 365 par 200 pixels, avec une résolution spectrale de quelques nanomètres du visible au proche infra-rouge (440 - 800 nm).

Les données issues de l’imagerie hyperspectrale permettent de caractériser et de mieux comprendre la dynamique des états de surface. Ici il s’agira de mieux caractériser :

• les charges sédimentaires par traçage spectro-colorimétrique,
• les propriétés fonctionnelles des couverts végétaux (phénologie, teneur en eau, en azote, activité photosynthétique). L’ensemble de ces informations est essentiel pour mieux contraindre et paramétrer les modèles de surface (land surface model) et les modèles hydrologiques. Dans ce contexte, l’imagerie hyperspectrale rapprochée vient en complément des données issues de la télédétection.

Thématiques : Biodiversité & Paysages , Ressources en eau

Vidéo

Crédit photo. F. Albert , TERRA FORMA

Mis à jour le 11 avril 2024