Description du sujet de thèse

Intitulé : Diffusion et valorisation de données satellitaires au sein d’observatoires citoyens

Résumé :
Un grand nombre de champs d’applications (agriculture, urbanisme, écologie, climatologie, etc) bénéficient aujourd’hui d’un accès facilité à des corpus d’images satellitaires toujours plus nombreux et diversifiés. Toutefois, la télédétection s'est longtemps concentrée sur l'évaluation technique des capteurs et des données satellitaires en négligeant le développement d'outils permettant de diffuser et de valoriser la masse de données et d’informations produites. A ce titre se pose la question de 1) l’intégration des données satellitaires (images satellitaires ou cartes dérivées d’images satellitaires) dans les infrastructures de données géographiques, en réfléchissant plus spécifiquement 2) au développement d’observatoires citoyens valorisant la donnée spatiale et facilitant l’interaction avec les utilisateurs.

Description :
Un observatoire citoyen se définit comme «toute utilisation de la technologie d'observation de la Terre dans laquelle les citoyens collectent des données et sont habilités par les informations générées par ces données à participer à la gestion de l'environnement » (Grainger, 2017). Selon la Commission européenne, à l'origine du concept, un observatoire citoyen devrait « 1) utiliser des technologies innovantes d'observation de la terre [et] des systèmes communautaires de surveillance de l'environnement, de collecte de données, d'interprétation et de fourniture d'informations ; 2) donner aux communautés les moyens de surveiller leur environnement et d'en rendre compte ; et 3) permettre aux communautés d'accéder aux informations dont elles ont besoin pour prendre des décisions, sous une forme compréhensible et facile à comprendre. »
Le sujet de thèse proposé porte sur la conceptualisation et le développement d’observatoires citoyens intégrant et valorisant des données satellitaires sous de nouvelles formes. Il s’agit de comprendre comment ce type de dispositifs peuvent se positionner à la fois comme des espaces de partage d’informations et de co-production de connaissances. Il s’agit de comprendre 1) quelles connaissances peuvent être fournies par les données de télédétection et par les utilisateurs?, et 2) comment ces connaissances peuvent être diffusées, partagées et valorisées de manière interactive?
Pour ce faire, la thèse se construira en 3 parties.
Premièrement, il s’agira de réaliser un travail bibliographique sur le concept d’observatoires citoyens en environnement, identifier les observatoires existants, les solutions techniques mobilisées, leurs lacunes, les types de connaissances partagées, les raisons de leur succès (ou échecs). Un intérêt particulier sera porté aux observatoires mobilisant des données satellitaires ou dérivées de données satellitaires.
Deuxièmement, il conviendra de réfléchir aux enjeux, leviers et verrous d’intégration des données satellitaires dans les infrastructures de données géographiques (IDG). Cette intégration implique de questionner et d’explorer un ensemble de dimensions méthodologiques et techniques autour de la gestion, le traitement et la géovisualisation en ligne de données multi-sources et multi-échelles.
Troisièmement, il s’agira de développer des modules d’interactions avancés entre les utilisateurs et les données pour la production collaborative en ligne de nouvelles connaissances. Cela pourra par exemple se matérialiser par des outils d’interprétation ou d’annotation d’images satellitaires ou de séries temporelles. Mais il s’agira aussi d’aller plus loin en considérant la possibilité pour les utilisateurs de transmettre leurs commentaires et analyses sur les dynamiques observées dans les données satellitaires, via des questionnaires par exemple.
Ce travail de fond devra servir à conceptualiser et développer un prototype d’observatoire citoyen qui sera implémenté dans le cadre de projets de recherche en cours.
Ainsi, un premier cas d’application portera sur le suivi des dynamiques socio-environnementales au Brésil (en Amazonie et dans le Pantanal). Un premier projet s’appuiera sur l'application CHOVE-CHUVA (www.sco.chove-chuva.org). Ce même projet sera répliqué et étendu à la région du Pantanal, toujours au Brésil dans le cadre du projet SCO PANTANAL.
Le deuxième cas d’application sera ancré sur le suivi des environnements urbains. Il s’agira de développer une approche d’observatoire citoyen pour le suivi de la végétation en ville en lien avec la mise en oeuvre des politiques publiques d’adaptation de la ville aux îlots de chaleur urbain (ICU). Ces travaux s’intégreront aux dynamiques en cours au sein du Service National d’Observation Observil (CNRS INSU) dans le cadre du projet NEO : New Environmental Observatory du PEPR Ville Durable et Bâtiment innovant, et plus spécifiquement sur le site de Rennes, aux projets en cours tels que le SCO ALTELYS et le projet de Territoires Intelligents et Durables CITY-ORCHESTRA.

Profil du candidat
Le candidat doit avoir un intérêt marqué et de bonnes aptitudes pour la recherche scientifique basée sur les technologies de l'information et de la communication :
- Master en géographie, géomatique, sciences de l'environnement ou informatique avec une expertise en géomatique, notamment en géovisualisation et en télédétection.
- des compétences en géotraitement d’'information spatiale (images satellitaires, SIG, etc.) et en programmation (Python, R, GEE, etc.).
- des compétences en géovisualisation (serveurs cartographiques, cartographie en ligne)
- autonomie dans le travail et ouverture à d'autres disciplines telles que l'écologie, la climatologie, la géographie et le traitement d'images.
- capacité d'adaptation et attrait pour le travail en équipe
- un intérêt particulier pour la coopération scientifique avec les pays du Sud
- une capacité à communiquer et à travailler en équipe pluridisciplinaire
- une bonne maîtrise de la langue anglaise pour la publication scientifique
- des connaissances et une appétence pour le développement informatique seront les bienvenues

Direction de la thèse : Damien ARVOR, Boris MERICSKAY, Jean NABUCET, Arnaud BELLEC
La thèse est financée et environnée par l’ANR Telkante Lab : missions, matériel, données…

Références citées :
Grainger A. 2017. Citizen observatories and the new Earth Observation science. Remote Sensing, 9(2), 153

Contexte de travail

Le poste de doctorat sera basé sur le site rennais de l’UMR LETG, en collaboration avec l’UMR ESO.

L’UMR LETG est une unité mixte de recherche répartie sur trois sites universitaires (Brest, Nantes et Rennes). Elle est placée sous la tutelle du CNRS et des universités de Brest, Nantes et Rennes 2. L’unité regroupe environ 140 membres, dont 64 titulaires (7 directeurs de recherche, 5 chargés de recherche, 15 professeurs des universités, 25 maîtres de conférences, et 12 ingénieurs et techniciens), ainsi qu’un peu plus de 70 personnels contractuels (environ 50 doctorants, 2 post-doctorants et 20 ingénieurs contractuels). Les travaux scientifiques de LETG s’inscrivent dans le champ de la géographie de l’environnement dans toutes ses dimensions (physique, humaine, etc.), avec une attention particulière portée aux questions informationnelles tout au long du cycle de vie des données géographiques (production, structuration, traitement, diffusion et usages). L’activité de recherche est structurée autour de trois grands axes : les environnements littoraux, les environnements continentaux et la télédétection-géomatique.

L’UMR ESO est principalement composée de géographes, d’urbanistes-aménageurs et de sociologues, mais elle compte également des chercheurs issus d’autres disciplines comme la psychologie environnementale, l’architecture ou encore les sciences de la communication. Son objectif scientifique est de contribuer à la compréhension de la dimension spatiale des sociétés, avec un intérêt particulier pour les pratiques, les expériences et les représentations de l’espace.

Le/la doctorant·e collaborera également régulièrement avec les équipes de la société ALKANTE. En effet, le projet s’inscrit dans le cadre du TELKANTE LAB, un laboratoire commun financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR), réunissant l’unité de recherche LETG et la société ALKANTE. Ce laboratoire a pour mission de développer des solutions techniques et logicielles facilitant l’intégration des données de télédétection dans les infrastructures de données géographiques (IDG). La complémentarité entre LETG et ALKANTE permet d’envisager des avancées scientifiques et technologiques pour faciliter l’usage de l’information spatiale dans divers domaines d’application (environnement, gestion des risques, etc.). ALKANTE dispose d’une solide expérience dans l’implémentation d’IDG, notamment à travers le développement de la plateforme open source interministérielle PRODIGE, qui permet de valoriser l’information géographique auprès d’utilisateurs institutionnels et privés. Cependant, les versions actuelles de cette plateforme intègrent encore très peu de données issues de la télédétection. De son côté, le LETG est reconnu pour son expertise dans le traitement des données de télédétection (imagerie optique et radar, en 2D et 3D), ainsi que dans la production d’indicateurs de suivi des dynamiques socio-environnementales (ex. : étalement urbain, pratiques agricoles, changement climatique). Le LETG souhaite également renforcer la visibilité de ses résultats en dehors du monde académique.

Le TELKANTE LAB poursuit trois objectifs principaux :
1) Développer des solutions technologiques facilitant l’intégration des données de télédétection dans les IDG ;
2) Intégrer des méthodes innovantes de traitement des données dans les IDG pour 3) produire de nouvelles connaissances spatialisées (par exemple, des indicateurs spatio-temporels) ;
3) Concevoir des IDG ergonomiques et conviviales, permettant de prendre en compte l’expérience utilisateur dans le processus d’interprétation des données géographiques.

La thèse proposée portera plus spécifiquement sur ce troisième objectif. Au-delà de l’intégration des données satellitaires dans les IDG, il s’agira de contribuer au développement d’observatoires citoyens mobilisant les données spatiales et favorisant l’interaction avec les utilisateurs.

Cette thèse participera également au Laboratoire Commun CNRS entre le LETG et Rennes Métropole. Celui-ci vise à rassembler chercheurs, acteurs du territoire, citoyens pour travailler à la recherche des solutions les plus efficaces pour permettre d’atténuer les effets du changement climatique et rendre les infrastructures du territoire plus résilientes. Cette collaboration est un dispositif original et unique en France dans sa forme. Il vise à répondre de manière innovante aux problématiques actuelles en créant un espace de partage entre les acteurs opérationnels d’une collectivité locale et les scientifiques d’un organisme de recherche. Agents de la métropole et scientifiques œuvreront ensemble pour produire des données homogènes et reproductibles, qui permettront d’interpréter l’évolution de la place des arbres en ville selon les politiques publiques mises en place.