Stage - Apport de la télédétection hyperspectrale pour le suivi de la qualité de l’eau : application aux missions spatiales PRISMA et EnMAP H/F

Magellium (Groupe Artal), avec ses 300 collaborateurs, est un acteur indépendant, spécialiste sur la chaîne de valorisation du pixel et de la donnée image et vidéo (du capteur satellite, aéroporté ou drone jusqu’à son utilisation dans les systèmes d’information géographique, la cartographie et la Géo-intelligence). Magellium promeut la maîtrise des technologies du logiciel, de l’IA, du traitement d’image et de la géomatique. 

L’unité Earth Observation est en charge des activités de traitement d’images d’origine spatiale. Ses domaines d’expertise sont : la géométrie des capteurs & le traitement d’image, la calibration/validation & le contrôle qualité et les services d’observation de la Terre. Nos experts en télédétection, nos scientifiques et nos concepteurs de logiciels spécialisés se concentrent sur les programmes de R&D, les algorithmes de traitement, les systèmes de segment sol et les services environnementaux. Observer la Terre depuis l'espace, surveiller notre environnement et les changements climatiques sont nos défis.

Magellium propose le stage suivant intitulé : « Apport de la télédétection hyperspectrale pour le suivi de la qualité de l’eau : application aux missions spatiales PRISMA et EnMAP».  

Les milieux aquatiques sont des environnements en transition subissant des pressions multiples que ce soit en zones côtières ou continentales. Ces environnements aquatiques abritent une riche biodiversité adaptée aux conditions physico-chimiques de la masse d’eau. En particulier, le phytoplancton constitue un compartiment clé des écosystèmes aquatiques avec une grande diversité d’espèces.

La connaissance des espèces en présence est fondamentale pour la compréhension, l’étude et la gestion de milieux aquatiques. En particulier, certaines espèces peuvent contenir ou émettre des substances toxiques représentant un risque important pour la biodiversité et les activités humaines associées à ces milieux.

Il est donc crucial de documenter ces zones pour mieux appréhender et gérer leurs dynamiques spatio-temporelles. La télédétection spatiale est aujourd’hui devenue une technologie incontournable pour l’observation du système Terre et ses modifications. Ce stage s’inscrit dans les activités de Magellium et ses collaborateurs institutionnels pour le développement de méthodes d’observation satellitaires des espèces phytoplanctoniques en eaux continentales et côtières.

Dans le cadre de l’observation des milieux aquatiques, les missions satellitaires optiques mesurent le rayonnement rétrodiffusé ou réfléchi par l’atmosphère, la surface de l’eau et la colonne d’eau.

Un ensemble de traitements algorithmiques est alors appliqué pour estimer la contribution de ces différents compartiments. Plus précisément, un traitement algorithmique nommé « correction atmosphérique » permet d’estimer les signatures spectrales du rayonnement sortant de l’eau. Ce rayonnement, souvent exprimé en réflectance, est informatif sur les constituants en présence dans la colonne d’eau (phytoplancton, sédiment, matière dissoute). Aujourd’hui, l’avènement de nombreuses missions hyperspectrales en orbite (PRISMA, EnMAP…) ou en préparation (FLEX, SBG, CHIME, micro et nano satellites…) offre de nouvelles possibilités pour l’observation précise des milieux aquatiques et en particulier mieux discriminer les espèces phytoplanctoniques en présence.

Le travail s’appuiera sur les missions spatiales PRISMA et EnMAP pour quantifier l’apport de l’information hyperspectrale dans ce contexte en vue d’applications large échelle.

Dans ce stage, il s’agira tout d’abord de prendre en main et d’exploiter les outils algorithmiques développés à Magellium et par la communauté scientifique pour l’estimation du rayonnement sortant de l’eau (correction atmosphérique).

Le stagiaire développera ensuite un algorithme original pour discriminer les espèces phytoplanctoniques dans différents scénarios de types d’eau. Les performances de l’algorithme seront quantifiées à partir de vérités terrain à partir de mesures in situ effectuées par notre groupe.

Les thématiques abordées dans ce stage seront multidisciplinaires avec : la physique du transfert radiatif, le traitement du signal/image et de l’écologie du phytoplancton.

Perspectives suite au stage

Ce stage s’inscrit dans la continuité des projets autour de la qualité des eaux réalisés à Magellium. Ce stage pourrait donner l’opportunité au stagiaire de continuer dans le cadre d’un CDI.

Etudiant(e) en cursus universitaire ou en école d'ingénieur et préparant un diplôme de niveau Bac+5 dans le domaine de la physique, des mathématiques appliquées ou de la télédétection. Une expérience en programmation numérique Python est souhaitée ; les langages C ou FORTRAN seront un plus.

Des connaissances avancées en mathématiques (statistiques, modèles mathématiques) et en physique seront un atout en plus de l’ouverture et curiosité scientifique sur les sujets connexes (biologie, écologie).

Mots clés : Satellite, Sentinel-2, PRISMA, EnMAP, phytoplancton, especes toxiques, qualité de l’eau, biodiversité

Compétences : optique, traitement du signal, biophysique, programmation