Un bouton « defrost » pour les images satellitaires

En voiture, de nuit, votre pare-brise est légèrement embué. Cela ne vous gêne pas jusqu’au moment où les phares d’une auto circulant en sens inverse l’illuminent le rendant tout blanc et vous empêchant de voir la voie devant vous. Juste avant de quitter la route, vous vous réveillez en sursaut. Ce mauvais rêve est exactement ce qui guette les scientifiques tentant d’observer les lacs à partir des satellites.

La lumière des sols autour des lacs (les phares de l’auto) interagit avec l’atmosphère au-dessus des lacs (votre pare-brise embué) et les empêche de voir les lacs (la voie devant vous). Ce phénomène « d’adjacence » en télédétection survient lorsque la lumière qui provient de l’extérieur de la région observée s’additionne à la lumière provenant de la région observée et affecte la mesure, rendant parfois les données inutilisables.

C’est pour tenter de régler ce problème pour l’observation des lacs que des membres du Département de géomatique appliquée ont sillonné durant l'été 2024 et continueront de le faire durant l'été 2025 plusieurs lacs de l’Estrie et de Chaudière-Appalaches. Ils seront à bord d’une curieuse embarcation : un petit catamaran équipé de différents capteurs poussé par une chaloupe à travers des eaux calmes et par ciel dégagé. C’est avec ces mesures uniques et une méthode basée sur l’intelligence artificielle que l’équipe espère régler le problème.

Le projet s’étalera sur 3 ans et sera dirigé par le professeur Samuel Foucher en collaboration avec les professeurs Yannick Huot, Norman O’Neill et Yacine Bouroubi. L'équipe multidisciplinaire, composée de deux étudiants à la maîtrise, un stagiaire postdoctoral et un stagiaire de premier cycle, collectera des données sur le terrain sur un total de 12 lacs et utilisera des simulations de transfert radiatif 3D avancées pour entraîner des modèles d'apprentissage profond. Les résultats seront validés à l'aide d'un vaste ensemble de données provenant de plus de 600 lacs à travers le Canada.

Au terme du projet, le code source sera rendu disponible gratuitement, ouvrant la voie à une meilleure utilisation des données satellitaires actuelles et futures. Le but ultime est de faciliter la surveillance de la qualité de l'eau des lacs canadiens afin de mieux faire face aux changements climatiques et aux impacts de l’activité humaine.

Une question d'ingéniosité

Pour amorcer le projet au printemps 2024, l’équipe terrain, menée par Maxime Fradette, professionnel de recherche au Département de géomatique appliquée, a dû faire preuve d’ingéniosité. En partant d’un ancien montage inutilisé, l’équipe devait fixer plusieurs capteurs présentant des besoins variés. Angle d’incidence, profondeur de mesure, ombrage créé par l’embarcation et autres limitations devaient être pris en considération. Après plusieurs tests en piscine et en bassin sur un prototype en bois, le résultat fut somme toute concluant.

Le montage final permet de sillonner les plans d’eau et de prendre des mesures en continu, le tout en ayant réussi à économiser plusieurs milliers de dollars en frais de conception et de montage! Les résultats préliminaires seront bientôt disponibles pour une première analyse. La suite à l’été 2025…