Gérer les catastrophes naturelles grâce aux satellites

Les feux de forêt n’auront pas épargné l’année 2020. Juste au mois de juin, la Société de protection des forêts contre le feu (SOPFEU) a rapporté 171 incendies. Durant cette période, ils ont ravagé une superficie de plus de 61 000 hectares au Québec. Alors que ces catastrophes naturelles menacent de plus en plus la population, l’intelligence artificielle pourrait contribuer à mieux les comprendre, et donc, mieux les contrôler.

C’est également ce qu’espère accomplir Morgan Crowley, doctorante en sciences des ressources naturelles à l’Université McGill, avec ses recherches. Les feux sont essentiels pour l’écosystème des forêts, puisqu’ils permettent aux arbres de repousser. Par contre, ils représentent un réel problème lorsqu’ils deviennent incontrôlables et imprévisibles. Son projet consiste donc à cartographier ces feux de forêt, à partir de l’espace.  

LES IMAGES DU CIEL

Pour obtenir ses images, la chercheuse utilise Google Earth Engine, une sous-section de Google Earth. Ainsi, elle obtient des données de plusieurs satellites tels que le Landsat de l’Institut d’études géologiques des États-Unis, ou le Sentinel-2 de l’Agence spatiale européenne.

Chaque satellite offre un point de vue distinct des feux, et met en lumière diverses caractéristiques. Ainsi, en combinant ces images des feux selon différents moments, elle est en mesure de reconstituer avec plus de précision leur apparence lorsqu’ils brûlent. Par exemple, pour traquer les incendies de 2017 en Colombie-Britannique, elle a utilisé 1500 images.

L’IA POUR MIEUX CARTOGRAPHIER

« Une image satellite est en fait une matrice géante de nombres qui correspondent à des couleurs, comme le RVB (rouge, vert et bleu) d’une photographie, mais aussi à l’infrarouge proche, à l’infrarouge à ondes courtes et à d’autres bandes du spectre, » explique Morgan Crowley.

Elle applique donc un algorithme d’intelligence artificielle à cette table de données. Celui-ci commence par décomposer les images en segments. Ensuite, grâce à un arbre de décision, l’IA peut classer les régions comme étant brûlées ou non brûlées.

Cette méthode d’apprentissage automatique bénéficie de la formation des humains afin de déterminer les zones considérées comme étant brûlées ou non brûlées. Des scientifiques se rendent donc sur les lieux de différents feux, estiment leur intensité, et fournissent leurs coordonnées GPS. Les données obtenues permettent d’entraîner l’algorithme à classifier correctement les images.  

Depuis peu, Mme Crowley utilise également le deep learning, à l’aide de la plateforme TensorFlow. Elle peut ainsi affiner les estimations des zones brûlées en utilisant des données géospatiales supplémentaires. Cette technique permet d’ajouter certaines variables à sa cartographie, comme la météo, le climat, la sécheresse et la végétation.

DES MISES À JOUR PLUS RAPIDES

Éventuellement, la chercheuse espère que les cartographies des feux passés permettront d’établir des modèles prédictifs pour les futurs incendies. Ce n’est toutefois pas le but premier de son projet.

Elle souhaite avant tout fournir des mises à jour rapides à ceux qui interviennent sur les feux de forêt. « Supposons que nous puissions identifier les incendies qui risquent le plus d’être imprévisibles ou ceux qui mettent en danger le plus de personnes et d’infrastructures, mentionne-t-elle. Dans ce cas, les équipes d’intervention d’urgence peuvent répondre à ces incendies en particulier et empêcher qu’ils ne deviennent hors de contrôle. »

ÊTRE PRÊTS POUR 2024

L’un des problèmes les plus importants pour la cartographie des feux est d’obtenir rapidement les images satellites. Actuellement, les chercheurs doivent attendre plusieurs jours avant que celles-ci soient mises en ligne. Cette contrainte de temps pourrait toutefois être améliorée prochainement. En effet, l’Agence spatiale canadienne prévoit de lancer un nouveau satellite, le WildFireSat, en 2024. L’objectif est de rendre les données disponibles en 30 minutes.

Morgan Crowley souhaite donc que son projet soit terminé d’ici là. « Il sera vital que nous disposions d’algorithmes prêts à l’emploi afin de pouvoir cartographier les feux et leur progression en temps quasi réel, à mesure que les images seront mises à la disposition des équipes d’intervention d’urgence et des personnes vivant dans des zones à risque d’incendie », conclut-elle.

D’ailleurs, le recours à l’IA est envisagé un peu partout dans le monde pour faire face à ce genre de situation. Récemment, le département américain de l’Énergie (DOE) s’est rapproché de Microsoft et d’autres entités pour développer également des outils dopés à l’intelligence artificielle pour gérer les feux de forêts et les inondations. 

 

 

 

 

 

 

 

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