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POLYPHEME (2020-2023, coord. E. Vaudour), soutenu par le programme TOSCA du CNES

POLYPHEME vise à évaluer le potentiel des séries temporelles d’images Sentinel 1 et 2 pour la surveillance spatialisée du carbone organique (Corg) superficiel des sols des agroécosystèmes. Cette surveillance recouvre tout d’abord des aspects quantitatifs, portant 1) sur l’estimation spatialisée des teneurs en Corg, assortie de ses incertitudes, à partir de données Sentinel 2 ainsi que 2) des analyses spatialisées des principaux facteurs impactant les teneurs en Corg (variations spatio-temporelles de rugosité et d’humidité superficielle du sol à partir de données Sentinel 1), et leurs relations respectives. Ce projet comporte ensuite des aspects qualitatifs, relatifs 3) à la surveillance des pratiques stockantes et 4) à l’historique d’occupation du sol. Il s’agira donc d’évaluer la performance quantitative qu’il est possible d’atteindre au moyen des séries temporelles optiques Sentinel-2, plurimensuelles et pluriannuelles, couplées ou non à des séries radar Sentinel-1, pour des territoires de grandes cultures très contrastés en termes de types de sols, de conditions climatiques et de pratiques agricoles, situés dans le Bassin Parisien (Plaine de Versailles, Beauce), en région Toulousaine (zone de l’Observatoire Spatial Régional (OSR) étendue) et en Bretagne.

Les défis qui se posent sont les suivants : i) cibler la ou les périodes d’acquisition optimales pour la prédiction des teneurs en Corg ; ii) élaborer des méthodes pour mosaïquer les pixels de sols nus afin d’accroître la surface prédite ; iii) mettre en oeuvre des méthodes mixtes combinant statistiques spatiales et imagerie multi-date, afin de produire des cartes spatialement exhaustives et leurs incertitudes associées ; iv) évaluer leurs performances pour la quantification et la vérification des variations de stocks de Corg à partir d’un jeu de données in-situ le plus large possible.

Ce projet permet à plusieurs unités de recherche (ECOSYS, TETIS, CESBIO, MIA-Paris, PRODIG, SAS, INFOSOL) de collaborer à un échelon national. Il est connecté au projet STEROPES de l’EJP SOIL au niveau international (/Recherche/Projets/STEROPES).

Le travail de recherche est structuré en 4 actions de recherche ou « work packages » (WP) (Figure 1).

Figure 1. Structuration du projet POLYPHEME et contributions des partenaires

Publications du projet

Articles dans des revues à comité de lecture

-        Vaudour, E., Gomez, C., Lagacherie, P., Loiseau, T., Baghdadi, N., Urbina-Salazar, D., Loubet, B., Arrouays, D., 2021. Temporal mosaicking approaches of Sentinel-2 images for extending topsoil organic carbon content mapping in croplands. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 96, 102277. https://doi.org/10.1016/j.jag.2020.102277

-        Dodin, M., Smith, H.D., Levavasseur, F., Hadjar, D., Houot, S., Vaudour, E., 2021. Potential of Sentinel-2 satellite images for monitoring green waste compost and manure amendments in temperate cropland. Remote Sensing 13, 1616. doi :10.3390/rs13091616

Communications dans les congrès

-         Vaudour E., 2021. Satellite imagery to map topsoil organic carbon content over cultivated areas: an overview of previous studies from France. EJP SOIL Science Days, online break-out session STEROPES, 30 March 2021, « Earth remote observation of soil carbon: recent premises », oral presentation.

-        Urbina-Salazar, D., Vaudour, E., Baghdadi, N., Ceschia, E., Arrouays, D., 2021. Combined use of Sentinel-2 images and Sentinel-1-derived moisture maps for soil organic carbon content mapping in croplands, South-western France. Geophysical Research Abstracts, EGU General Assembly 2021, 29th April 2021 online, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-8836