Cartographie numérique: Le programme Landsat, lancé en 1972, fête ses 50 ans d'observation de la Terre

Source : Laura E.P. Rocchio, A Planetary Sage : Landsat at 50, Landsat Science, 21 juillet 2022.

Depuis le lancement du satellite Landsat 1 en 1972, les mesures continues de la surface de la Terre permettent de documenter les changements à l'échelle du globe. Au total, ce sont plus de 10 millions d'images qui ont été régulièrement collectées depuis l'espace. Le programme Landsat s'est construit dans le cadre d'un partenariat entre la National Aeronautics and Space Administration (NASA) et l'USGS Geological Survey (USGS) : la NASA construit et lance les satellites ; l'USGS aide à définir les programmes scientifiques, exploite les satellites une fois qu'ils sont en orbite et diffuse les données enregistrées via le site EarthExplorer. Les données Landsat sont utilisées dans de nombreux domaines et applications de recherche. L'article présente ses impacts dans quatre domaines importants : les usages et changements dans l'occupation des sols, la gestion des ressources forestières, l'agriculture et les ressources en eau.

Usages et changements dans l'occupation des sols

Avec les données Landsat à résolution moyenne, les urbanistes disposent d'un nouvel outil puissant. Toutes les deux semaines et demi (si la couverture nuageuse le permet), des informations spatiales actualisées sur l'utilisation des terres sont acquises et peuvent être utilisées pour éclairer les politiques de planification et d'occupation du sol. Au cours des cinquante dernières décennies, Landsat a transformé notre compréhension de la croissance urbaine, enregistrant l'expansion urbaine à travers le monde. Des programmes d'étude tels que le Global Human Settlement Layer ou la World Settlement Footprint Evolution s'appuient sur les données Landsat pour montrer les tendances historiques. Avec le réchauffement climatique, les aménageurs se tournent de plus en plus souvent vers Landsat pour repérer les parties les plus chaudes d'une ville et aider les citadins lors d'épisodes de canicule.

Gestion des ressources forestières

Avant l'ère des satellites, il n'existait pas d'inventaires cohérents à l'échelle mondiale de la couverture forestière. Ce sont les données Landsat qui ont permis de calculer les premiers taux de déforestation en Amazonie. Landsat a également été à l'origine de la première carte des mangroves et de l'évolution de l'habitat des mangroves à l'échelle mondiale. Afin d'éviter les graves conséquences du changement climatique, des efforts de reboisement ont été déployés à l'échelle internationale ; des données satellitaires fiables, objectives et de résolution moyenne sont essentielles au bon fonctionnement des programmes de surveillance et de restauration. Les données Landsat ont également soutenu des efforts tels que Global Forest Watch du WRI pour identifier la destruction non autorisée des forêts, permettant aux responsables de la gestion des terres de prendre des mesures rapides. Ces données ont permis aussi de cartographier les forêts détruites par les incendies et ont pu montrer une tendance au recul accéléré des forêts depuis 2001, en raison de l'augmentation globale des températures et des sécheresses prolongées. L'imagerie satellitaire Landsat a montré que les zones humides du monde entier sont en déclin en grande partie à cause du développement humain et du changement climatique. Comprendre ces changements constitue une première étape pour planifier la conservation des zones humides et évaluer la santé des zones humides de manière à soutenir les efforts de restauration.

Agriculture et sécurité alimentaire

L'une des premières applications opérationnelles de la télédétection par satellite a été dans le domaine de l'agriculture. Ces études ont établi très tôt que les informations fournies par Landsat sur la santé et la croissance des cultures pourraient considérablement améliorer les prévisions concernant l'approvisionnement et contribuer à la sécurité alimentaire. Une équipe de chercheurs a récemment utilisé les données Landsat pour cartographier les changements mondiaux dans les superficies de terres cultivées. L'imagerie satellitaire a permis de montrer que les terres cultivées ont augmenté de 9 %, tandis que la production augmentait de 25 % en raison de l'intensification de l'utilisation des terres agricoles : autant d'informations vitales afin de produire des aliments de manière durable. Produire une plus grande quantité de nourriture alors que la population augmente et que le changement climatique pèse sur l'approvisionnement en eau constitue un défi majeur ; les satellites, dont Landsat, ont un rôle important à jouer dans l'aide à la décision à partir de ces données.

Ressources en eau

Disposer de données sur la manière dont les populations et le changement climatique modifient les ressources en eau de surface est essentiel pour faire face à la pénurie d'eau. Pour la première fois en 2016, des scientifiques du Centre commun de recherche de la Commission européenne ont utilisé plus de trois millions d'images satellite Landsat pour cartographier les eaux de surface de la planète chaque année depuis 1984, donnant aux scientifiques des informations sur le mouvement des eaux de surface de la Terre. Les données Landsat sont également régulièrement utilisées pour accéder à la qualité de l'eau de surface et des eaux côtières et aider les gestionnaires de l'eau à protéger les populations des prolifération d'algues toxiques. Ce type d'informations, accumulées au fil des décennies, permet de saisir les changements qui se produisent au fil du temps. Une récente étude Landsat de plus de 14 000 lacs américains a montré que la clarté et la qualité de l'eau s'est améliorée depuis 1984, un changement que les auteurs corrèlent avec les réformes environnementales américaines des années 1970 et 1980. Dans d'autres étendues aquatiques de notre planète, Landsat aide à identifier de nouvelles îles et des récifs coralliens inexplorés. Au début des années 2000, la carte mondiale des récifs coralliens la plus détaillée depuis Darwin a été créé avec les données Landsat. De même, Landsat est régulièrement utilisé pour cartographier les forêts de varech du monde entier.

Au moment du lancement de Landsat 1, la lune était mieux cartographiée que l'Antarctique, le continent le plus froid et le plus élevé au monde avec une altitude moyenne de 2300 mètres. Landsat a fourni des données qui permettent de cartographier et de mesurer son littoral, ses glaciers et calottes glaciaires, de découvrir des montagnes inexplorées, des affleurements rocheux jusque-là inconnus et de la glace bleue parsemée de météorites. À la fin des années 1970, le glaciologue de l'USGS, Ritchie Williams, a utilisé les images de Landsat 1, 2 et 3 pour fournir la première étude mondiale des glaciers à partir d'images satellites. Depuis, Landsat a été utilisé pour cartographier régulièrement les glaciers, avec une étude récente de 14 000 glaciers montrant l'accélération de la fonte, de la fragmentation et de la disparition des glaciers dans le monde. À l'aide des données Landsat, le projet GoLIVE fournit des mesures de la vitesse et du mouvement global des glaciers. Au cours du dernier demi-siècle, Landsat a été témoin d'un réchauffement spectaculaire dans les régions montagneuses. Des Alpes européennes aux Andes chiliennes, la couverture de neige a diminué et la végétation s'est étendue en montagne.

Vidéo de l'USGS pour la célébration du Cinquantenaire de Landsat 1972-2022 (source : Youtube.com)

Si Landsat a lancé l'ère de la télédétection, d'autres agences spatiales sont venues depuis lors produire et diffuser des images satellitaires pour l'observation de la Terre, telle l'Agence spatiale européenne (ESA) avec les programmes Spot puis Copernicus, sans parler de l'agence spatiale Roscosmos pour la Russie ou la CNSA pour la Chine (il est vrai davantage tournées vers des applications militaires). Conformément au rôle crucial joué par les satellites dans la mesure et la surveillance des glaciers, le Comité britannique des noms de lieux pour l'Antarctique a approuvé sept nouveaux noms pour les zones de glace à écoulement rapide. L'une d'elles s'appelle assez symboliquement le Landsat Ice Stream, une autre le Sentinel Ice Stream en référence à l'importance prise par la télédétection dans l'observation de zones mal connues ou inaccessibles.

Présentation du Landsat Ice Stream (source : NASA Earth Observatory)

Accès aux données Landsat

Accès à une série en 6 épisodes et aux podcasts produits dans le cadre du Cinquantenaire de Landsat.

Accès à la galerie d'images Landsat de la NASA.

Accès à l'histoire de Landsat (de Landsat1 à Landsat9) à travers une story map.

Accès aux archives : consulter le Landsat Archive Dashboard. Landsat a capturé de nombreux moments historiques tels que l' éruption du mont St. Helens, la zone sinistrée de Tchernobyl, la disparition de la mer d'Aral, les incendies de Yellowstone en 1988 et le recul des glaciers à l'échelle mondiale.

Accès aux publications et données regroupées par thèmes : consulter How do you Landsat

Pour aller plus loin

Loveland, T.R., M.C. Anderson, J.L. Huntington, J.R. Irons, D.M. Johnson, L.E.P. Rocchio, C.E. Woodcock, and M.A. Wulder. 2022. Seeing Our Planet Anew : Fifty Years of Landsat. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. Vol. 88, No. 7, July 2022, pp. 429-436.

Goward, Samuel N., Darrel L. Williams, Terry Arvidson, Laura E.P. Rocchio, James R. Irons, Carol A. Russell, and Shaida S. Johnston. 2017. Landsat’s Enduring Legacy : Pioneering Global Land Observations from Space. Bethesda, MD : American Society for Photogrammetry and Remote Sensing.

Jude Coleman, Jake Richmond, Landsat Legacy : NASA-USGS Program Observing Earth from Space Turns 50, NASA’s Goddard Space Flight Center.

Stacy Morford, Landsat at 50 : How satellites revolutionized the way we see — and protect — the natural world, Space.com.