Notre Terre a connu des changements environnementaux rapides étroitement liés aux activités anthropiques. La télédétection par satellite offre un moyen quantitatif de surveiller de tels changements, mais est souvent limitée à des résolutions spatiales ou temporelles grossières. Ce n'est que très récemment, avec l'arrivée des satellites Planet's Dove, une constellation de CubeSats composée de plus de 190 capteurs satellites pour produire une couverture quotidienne et mondiale à une résolution de 3 mètres, avons-nous eu l'occasion de surveiller la surface de la Terre à petite échelle.

Cependant, plusieurs problèmes subsistent avec les observations de CubeSat qui entravent davantage ses applications plus larges :1) Les nuages ​​​​fréquents et les ombres de nuages ​​contaminent souvent le signal satellite, 2) Source d'observations CubeSat à partir de plus de 190 capteurs satellites avec différents angles solaires, provoquant des problèmes d'incohérence des données entre les différents capteurs, et 3) l'interprétation biophysique précise du signal satellite fait toujours défaut.

Dr Jin Wu et Dr Jing Wang du laboratoire d'écologie mondiale et de télédétection (GEARS) de l'École des sciences biologiques, L'Université de Hong Kong (HKU), a mené des recherches pour résoudre ces problèmes en développant de nouvelles méthodes d'observation qui offrent une meilleure précision sur le suivi des changements à petite échelle depuis l'espace.

Par exemple, l'équipe a récemment développé une méthode de filtrage automatique des nuages ​​et de l'ombre des nuages ​​pour les CubeSats, qui exploite les informations spatiales et temporelles des bandes de réflectance des satellites, et il a été démontré qu'il permet le filtrage des nuages ​​et des ombres avec la plus grande précision et la moindre sensibilité au type de couverture terrestre. Le résultat de la recherche fait ainsi progresser le suivi des couvertures nuageuses atmosphériques, tout en améliorant les évaluations de la qualité des données pour la surveillance de la surface terrestre et l'extraction biophysique. Cette recherche a récemment été publiée dans une revue scientifique Télédétection de l'environnement (RSE) .

L'équipe a déployé beaucoup d'efforts ces dernières années pour améliorer le traitement et l'interprétation des CubeSats. Par exemple, améliorer la cohérence de ses données dans l'espace et dans le temps, l'équipe a développé une méthode rigoureuse pour étalonner les CubeSats au même niveau qu'un satellite à capteur unique plus stable :le spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS), qui a été rigoureusement calibré avec des problèmes de géométrie de capteur solaire et a démontré une qualité de données élevée et constante. Afin d'effectuer une interprétation biophysique directe et précise depuis l'espace, l'équipe a proposé une approche de démixage spectrale qui a efficacement classé le couvert forestier en phénophases feuillues et sans feuilles, à partir de laquelle il permettrait un suivi phénologique précis à petite échelle des forêts tropicales. De la même manière, en intégrant des relevés de drones de proximité avec CubeSats, l'équipe a démontré la faisabilité de suivre la phénologie des plantes à l'échelle de la couronne des arbres.

"Nos recherches ont fait des avancées observationnelles significatives pour tirer pleinement parti des données satellitaires de nouvelle génération, et finalement faciliter le suivi des changements environnementaux de la Terre, surtout pour ces changements rapides et à petite échelle, " a déclaré le Dr Jing Wang, l'auteur principal des deux articles de revue publiés dans RSE .

« Il y a eu une série d'articles dans RSE sur des sujets similaires. Notre travail n'est pas un autre, mais une nouvelle tentative pour explorer la possibilité d'activer les techniques satellitaires pour le suivi phénologique à l'échelle de la couronne, qui représente ainsi la frontière de la recherche de pointe et ouvre également un monde de possibilités pour les études écologiques individuelles utilisant des techniques satellitaires, " a ajouté le Dr Jin Wu, Chercheur principal du laboratoire d'écologie mondiale et de télédétection (GEARS) à HKU.

Avec ces avancées, le laboratoire GEARS vise à tirer parti des CubeSats et d'autres technologies géospatiales pour faciliter les domaines de recherche pertinents, qui incluent, mais sans s'y limiter, les principes de mise à l'échelle écologique, recherche sur la biodiversité, croissance de la forêt, santé, et pratiques de gestion, évaluations de l'impact du changement climatique et stratégies d'atténuation, et finalement les solutions basées sur la nature pour atteindre les objectifs neutres en carbone.