Axe R1
Axe recherche 1 (R1) : organisations sociale et biophysique
Cet axe s’intéresse à la description conjointe du milieu physique et des acteurs socio-économiques qui interviennent dans la gestion intégrée des ressources en eau et en sol.
Actions en détails
Action I: Photogrammétrie aérienne
Mohamed MAAOUI , Denis FEURER (IRD/LISAH)
L’utilisation de la technique SfM (structure from motion) dans la photogrammétrie aérienne a considérablement évolué durant les dernières années dans plusieurs domaines. Les algorithmes SfM produisent un modèle tridimensionnel des objets identifiables sur les images d’entrée. Un aspect crucial pendant ce processus photogrammétrique est d’évaluer la qualité du MNS produit. Pour ce faire, le nombre nécessaire de points de contrôle au sol ainsi que l’effet de doming (James et Robson 2014) sont les deux principaux problèmes à résoudre.
L’idée principale de ce travail est de tester une nouvelle approche qui consiste à l’ajout des images prises à une altitude deux fois plus grande que celle du chantier principal. Sur un site de 8 hectares situé sur le bassin versant fortuna au Cap bon, 41 images ont été prises à une altitude de 90 m et 27 images à une altitude de 190 m. Trois scénarios ont été testés. L5 utilise 5 GCP et les images prises à une altitude de 90 m. L10 égale L5 plus 5 autres GCP. LH5 égale L5 plus les images prises à 190 m. les résultats obtenus, en analysant les erreurs d’estimation de l’altitude sur 63 points de validation, montrent que L5 est le plus affecté par le doming et qu’il a un RMSE de 0.19 m. L10 est moins affecté par le doming avec un RMSE de 0.10 m. Alors que LH5 a les meilleurs résultats, pas de doming avec un RMSE de 0.06 m. en conclusion on peut dire que l’utilisation de la multi-altitude stratégie lors des processus photogrammétriques réduit le nombre de points de contrôle au sol nécessaire pour le calcul et permet aussi d’éviter l’effet du doming.
Action II: Cartographies géophysiques sur la parcelle agricole dans le Périmètre Publique Irrigué de Merguellil
Stage de M2: «Cartographie et tomographie de résistivité électrique et du Potentiel spontané dans l’étude de la variabilité spatiale des propriétés des sols dans une parcelle agricole du Périmètre Irrigué de Merguellil, Kairouan »
Wafa CHARNI, (Sciences du Sol et de l’Environnement)
Co-encadrements : Hajer AZAIEZ, (CERTE), Gaghik HOVHANNISSIAN (UMR 242 iEES Paris)
Stage de M2 : «Application de la cartographie électromagnétique en domaine fréquentiel dans l’étude de la variabilité spatiale des propriétés des sols et de leur fonctionnement hydrique dans une parcelle irriguée à l’eau saline du Périmètre Irrigué de Merguellil (El Haouareb, Région de Kairouan) ».Wael JOUINI, (Sciences du Sol et de l’Environnement)
Co-encadrement : Mohamed HACHICHA,(l’INRGREF), Gaghik HOVHANNISSIAN, ( UMR 242 iEES Paris)
Prospection hydrogéophysique (sondages électriques SEV 1D et électromagnétiques TDEM 1D) dans la zone du barrage d’El Haouareb
Objectif : « Caractérisation des formations superficielles par différentes méthodes géophysiques pour la compréhension du fonctionnement hydrodynamique de la partie aval du barrage d’El Haouareb ».
Une campagne de terrain d’une semaine a été réalisée fin juin – début juillet 2018. Environ 20 sondages (TDEM-1D) électromagnétiques et électriques (SEV-1D) ont été effectués. Une autre campagne est envisagée début décembre 2018.
Action III: Scénarios de variables hydro-météorologiques
Stage de M2 : Nesrine FARHANI,
Co-encadrements: Julie CARREAU, (IRD/HSM) Gilles BOULET (IRD/CESBIO), Rim ZITOUNA-CHEBBI (INRGREF), Zeineb KASSOUK (INAT)
Objectifs
Créer des scénarios de forçages climatiques en climat présent et passé, i.e. des champs de valeurs sur des grilles qui reproduisent la variabilité spatio-temporelle et les intensités des variables hydro-météorologiques. Les enjeux principaux identifiés sont la variabilité spatio-temporelle forte de ces variables en rive sud de la Méditerranée, la "non-gaussianité" des distributions, i.e. le fait que la loi Normale ne soit pas appropriée dans plusieurs cas et le contexte relativement peu instrumenté des sites étudiés. La première étape consiste à mettre en place une station virtuelle, i.e. une station qui tire profit de l'information contenue dans trois stations géographiquement et météorologiquement très proches afin de combler les lacunes.
Démarche/méthodologie
Une approche stochastique s'appuyant sur des modèles de régression linéaire généralisée permet de modéliser la distribution conditionnelle d'une variable hydro-météorologique à un site donné en prenant en compte différents effets (cycles saisonnier et diurne, géographique, persistence et dépendance inter-variables). Quatre familles de distribution sont considérées : Normale, Normale hétéroscédastique (Pa, Tair, HuR, U, V), Gamma (Rg, Precip) et Bernoulli (occurrence de Précipitations ). Une fois les modèles de régression ajustés sur les données, ils permettent de simuler en mode conditionnelle, i.e. en préservant les valeurs observées et en générant des valeurs selon la distribution conditionnelle là où il y a des lacunes.
Principaux résultats
Adaptation et validation d'une approche stochastique qui modélise la distribution conditionnelle des variables hydro-météorologiques. Différents effets sont pris en compte en introduisant des covariables dans les modèles de régression linéaire généralisée. Cette approche permet de combler les lacunes (imputation au sens statistique) en exploitant les liens inter-variables et inter-sites et en respectant la variabilité spatio-temporelle et la distribution des intensités des variable.
Action IV : Spectroradiomètre à faible-coût pour la proxy-détection.
B. Mougenot (IRD CESBIO), P. Fanise, (IRD CESBIO). V Dantec, (IRD CESBIO), S. Gascoin,(IRD CESBIO) Z. Kassouk, (INAT), G. Nougaret, (IRD CESBIO)G. Boulet, (IRD CESBIO)
Objectif
Réalisation d’un dispositif à faible coût, permettant d'effectuer des mesures spectrales à un pas de temps infra horaire dans le domaine solaire proche, pour des études de processus par proxy-détection (mesures spectrales à faible distance).
Démarche/méthodologie
La signature spectrale reflète la composition des états de surface : végétation, sol, eau, neige… et permet de suivre précocement l’effet de processus comme le stress hydrique pour la végétation. Il s’agit aussi de valider ou simuler sur le terrain des mesures effectuées par des satellites opérationnels ou à venir.
Principaux résultats
Le micro-spectromètre développé ici a été testé sur un champ de melon dans la plaine du Merguellil en comparaison à des radiomètres simulant les bandes du satellite « Sentinel-2 ». Les premiers résultats montrent une cohérence des mesures, la sensibilité attendue à la température, l’intercalibration des capteurs incident et réfléchi doit être affinée.
Action V: Identification de déterminants de l'infiltrabilité par données satellites.
Projet impliquant : UMR LISAH (Montpellier), UMR TETIS (Montpellier), DG/ACTA Sol (Tunis)
Travaux soutenu par le projet TOSCA A-MUSE 2018-2019. "Analyse MUlti-temporelle de données SENTINEL 2 et 1 pour le monitoring de caractéristiques observables de la surface du sol, en lien avec l'infiltrabilité".
L’infiltrabilité des sols est la propriété clé des surfaces continentales qui contrôle une grande variété de services écosystémiques sur les risques et ressources hydriques dont des services de régulation (e.g., recharge des aquifères, recharge de la réserve utile des sols, atténuation des ruissellements et crues). Et l'infiltrabilité des sols cultivés Méditerranéens ou semi-arides peut être expliquée et raisonnablement prédite à partir de caractéristiques observables de la surface du sol et de leurs modalités : caractéristiques structurales (« rugosité » ou taille des mottes, présence/absence de croûtes) et caractéristiques de couverture du sol (éléments minéraux -cailloux- ; ou éléments organiques -litière et couverture végétale-).Les méthodes traditionnelles de caractérisation de l’infiltrabilité des sols (e.g., mesure par doubles anneaux) et de caractérisation de la surface du sol en lien avec l'infiltrabilité (e.g., mesure de rugosité par rugosimètre) sont difficilement envisageables à l’échelle parcellaire (échelle pertinente pour les utilisateurs tels que les gestionnaires de bassin ou pour les bureaux d’étude agro-environnementaux) et sont souvent lourdes et onéreuses à mettre en place pour être maintenues tout au long d’un cycle cultural. La disponibilité des données multispectrales Sentinel-2 à haute répétitivité temporelle offre un champ de données prometteuses et complémentaires pour la cartographie de ces caractéristiques observables du premier ordre pour l’infiltrabilité des sols. Ces travaux visent ainsi à analyser le potentiel des données optiques Sentinel-2 pour le suivi spatialisé des caractéristiques observables de la surface du sol, en lien avec l’infiltrabilité des sols agricoles.