SATLAND

Basée sur des outils et langages open source, et sur de l’imagerie satellitaire en libre accès, l’application SATLAND permettra de détecter, dans les séries temporelles d’indices de végétation, des changements caractéristiques des processus d’acquisition de terre à grande échelle (ATGEs, souvent qualifiées d’accaparement de terres) menés par des États ou des investisseurs nationaux/internationaux.

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Contraste paysager entre une acquisition de terre à grande échelle agroindustrielle (à droite) et son environnement (à gauche). © Cirad (J. Bourgoin)

Détection d’acquisition de terre à grande échelle

Présentation

Les acquisitions foncières à grande échelle, un processus à surveiller

Depuis la fin des années 2000, la demande mondiale accrue en ressources (alimentaires, énergétiques, minières, etc.) a provoqué une intensification des acquisitions de terres à grande échelle (ATGEs ou LSLAs en anglais), souvent qualifiées d’accaparements de terres. Ces acquisitions visent principalement des usages agricoles comme des installations agro-industrielles destinées à l’alimentation ou à la production de biocarburants, mais aussi des projets miniers, touristiques ou urbains. Pour de multiples raisons (disponibilité de vastes terres arables, manque de protection des droits fonciers, etc.), ce phénomène touche particulièrement les pays du Sud, et en particulier l'Afrique.

Ces ATGEs ne sont pas sans conséquences d’un point de vue environnemental (déforestation, dégradation des sols) ou socio-économique (insécurité alimentaire, conflits fonciers) et nécessitent d’être recensées et suivies, dans le temps et dans l’espace.

Pour améliorer la transparence sur ce sujet, la plateforme Land Matrix recense ces transactions depuis 2009 à partir de sources variées. Cependant, les données de recensement sont souvent incomplètes, sensibles, ou difficiles à confirmer.

SATLAND, une application dédiée

L’application en ligne SATLAND (SAtellite Time series analysis for large scale LANd acquisition Detection) illustre un exemple de trajectoire de travaux de recherche (financements Land Matrix, APR CNES, bourse de thèse de l’ED GAIA), aboutissant à une application dédiée et opérationnelle, répondant au besoin d’observation de ces transactions foncières à grande échelle.

Cette application est conçue pour détecter, mettre en évidence et cartographier des changements saisonniers dans une zone et une période d'intérêt données, traduisant des transitions spécifiques dans l'utilisation des terres, comme la vise en œuvre d’une ATGE.

Elle est basée sur le traitement de séries temporelles d'indice de végétation (NDVI) acquises à l'aide du capteur MODIS, et disponibles gratuitement depuis 2000 à une résolution spatiale de 250 m et une fréquence de 16 jours (nom du produit : MOD13Q1). Les séries temporelles sont d'abord téléchargées, lissées à l'aide de l'algorithme pondéré Savitsky-Golay, puis traitées par l’algorithme BFASTm-L2 afin d'identifier et de sélectionner les points de rupture sensibles aux changements dans la saisonnalité des séries temporelles (c'est-à-dire aux changements dans l'amplitude, la durée de la saison ou le nombre de saisons) (voir Ngadi et al., 2023). Outre la date de changement, des métriques visant à mettre en évidence et mieux caractériser les changements saisonniers sont extraites et cartographiées : la magnitude du changement (sensible à l'amplitude et au nombre de saisons), le ratio NDVI avant/après changement (donnant la direction du changement, ie. perte de végétation dans le cas d’une installation d’agro-industrie en milieu forestier, ou augmentation du niveau de la végétation lorsque l’installation se fait en milieu sec, avec irrigation) et la dissimilarité (distance de Procrustes sensible au nombre et à la longueur de la saison). Combinées dans une carte composite RVB unique, ces trois mesures permettent de déduire les principaux facteurs de changement (ATGEs, infrastructures / mines, facteurs naturels, facteurs climatiques) de l'utilisation et de l'occupation des sols dans la zone d'intérêt (voir Ngadi et al., 2024).

Une fois générées, cinq cartes seront disponibles :

Date du changement,
Ampleur (magnitude) du changement,
Ratio NDVI avant/après changement,
Dissimilarité (distance de Procustes),
Carte RVB combinant les trois dernières métriques pour mettre en évidence les changements et leurs principaux facteurs de changement.

Ces cartes peuvent être visualisées, et les séries temporelles (brutes, lissées) de chaque pixel peuvent être affichées, ainsi que les points de rupture détectés et leurs magnitudes correspondantes (distance euclidienne, appelée L2). Tous les résultats sont téléchargeables par l’utilisateur.

Site(s) d’application

Développé et testé au Sénégal (Afrique), l’outil SATLAND est applicable sur tout site d’intérêt.

Données

Satellite

MODIS (MOD13Q1)
ESA WORLDCOVER

Résultats – Produit(s) final(aux)

SATLAND fournira à la Land Matrix et plus largement à la communauté scientifique s’intéressant à l’analyse des changements, une application web capable de fonctionner au niveau national pour détecter et caractériser des hotspots de changement.

L'application permettra une visualisation en ligne et le téléchargement de tous les produits finaux générés :

séries temporelles de NDVI brutes et lissées, permettant à l'utilisateur de visualiser le résultat du lissage de la série temporelle pour un pixel donné, ainsi que le point de rupture sélectionné donnant la date du changement ;
carte de la date du changement, permettant un suivi de l’implémentation des ATGEs, qui se fait généralement de manière progressive, et de comparer ce pourcentage de mise en œuvre à l'ensemble de la surface de transaction) ;
cartes de magnitude et de magnitude pondérée, mettant en évidence les changements d'amplitude et de nombre de saisons, qui sont typiques des ATGEs agricoles ;
carte de dissimilarité, mettant l'accent sur les changements dans la longueur de la saison et dans le nombre de saisons, également typiques des ATGEs agricoles) ;
carte de ratio de NDVI avant/après changement, donnant la direction du changement, qui diffère en fonction de l'environnement climatique d'application ;
carte composite RVB avec sa table d'association, donnant les principaux facteurs de changement - y compris les ATGEs.

Combinés ensemble, tous ces produits permettront aux utilisateurs finaux de collecter ou de mettre à jour des informations sur les ATGEs ou d’autres types de changements (climatiques, naturels, infrastructures/mines) sur leurs territoires.

Illustration de la page « Visualisation des résultats », permettant d’afficher les différentes cartes produites (ici, la carte de dates de changement) et les séries temporelles (brutes, lissées) de chaque pixel, ainsi que les points de rupture détectés et leurs magnitudes correspondantes (distance euclidienne, appelée L2). © Cirad

Références

Ngadi Scarpetta, Y., Lebourgeois, V., Dieye, M., Laques, A.-E., Begue, A., 2024. Insight into large-scale LULC changes and their drivers through breakpoint characterization – An application to Senegal. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 132, 104066. https://doi.org/10.1016/j.jag.2024.104066
Ngadi Scarpetta, Y., Lebourgeois, V., Laques, A.-E., Dieye, M., Bourgoin, J., Bégué, A., 2023. BFASTm-L2, an unsupervised LULCC detection based on seasonal change detection – An application to large-scale land acquisitions in Senegal. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 121, 103379. https://doi.org/10.1016/j.jag.2023.103379
Ngadi Scarpetta, Y., 2024. From land cover to land use systems mapping: Detection and characterization of large scale agricultural investments (LsAIs) from satellite imagery. Application to Senegal. Montpellier : Université de Montpellier, 198 p. Thèse de doctorat : Géomatique : Université de Montpellier. Consulter la thèse