TÉLÉDÉTECTION ET MODÉLISATION - Agritrop
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TÉLÉDÉTECTION ET MODÉLISATION : test de différentes approches pour cartographier la distribution des moustiques vecteurs à l’île de La Réunion – Projet ANISETTE Olivia BALEYA | 36002130 Lundi 21 juin 2021 Sous la direction d’Annelise TRAN | CIRAD Période : 20 janvier au 15 juin 2021 | Site d’accueil : CIRAD, CYROI Master RNET Ressources et Risques Naturels des Environnements Tropicaux Mention Sciences de la Terre, des Planètes et de l’Environnement
TÉLÉDÉTECTION ET MODÉLISATION : test de différentes
approches pour cartographier la distribution des moustiques
vecteurs à l’île de la Réunion
• 1. Contexte du stage
• 2. Outils et méthodologie
• 3. Résultats
• 4. Conclusion et Perspectives
2/22
1. Contexte du stage
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BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
1. a. Présentation du Projet ANISETTE
UMR IDEES Institut Pasteur
UMR Espace-Dev UMR TETIS et UMR
(IRD) ASTRE (CIRAD)
• Début du projet : 2019
• OBJECTIF : « mesurer l’interopérabilité des approches développées par les équipes
partenaires pour la prédiction des zones favorables au développement des
moustiques, par une analyse inter-sites : pour des sites géographiques et des
espèces de moustiques différentes »
Contexte du stage Outils et Méthodes Résultats Conclusion
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BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
1. b. Adaptation d’outils vérifiés
ARBOCARTO (CIRAD)
- Aedes albopictus :
FULL MCE (Institut Pasteur
France métropolitaine,
- Paludisme : à Madagascar
Réunion et Maurice
- Aedes aegypti :
Martinique Figure 1 : ALBOMAURICE, modélisation de la Figure 2 : modélisation du risque de
distribution spatiale d’Ae. albopictus (D.P. Iyaloo, paludisme en 2014, 2015 et 2016
P. Degenne, K.B. Elahee et al., 2020) (Rakotoarison, H. A., et al, 2020)
TSI - Indice NDVI lissé moyen et TSI - Indice NDWIGAO lissé moyen et
cas de paludisme dans le temps cas de paludisme dans le temps
1.0 0.4
Cas de paludisme confirmés
Cas de paludisme confirmés
Indice moyen (B-spline)
Indice moyen (B-spline)
0.8
70 0.2 70
0.6 60 60
Sen2Extract (UMR Espace-
50 0.0 50
0.4
40 40
-0.2
0.2 30 30
0.0 20 -0.4 20
Dev)
10 10
MODE (UMR IDEES)
-0.2 0 -0.6 0
40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018 40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018
Semaine.Année Semaine.Année
- Aedes aegypti: TSI - Indice NDWIMCF lissé moyen et
cas de paludisme dans le temps
TSI - Indice MNDWI lissé moyen et
cas de paludisme dans le temps
- Paludisme : Guyane-Brésil,
Bangkok et Delhi Myanmar et Madagascar)
Cas de paludisme confirmés
Cas de paludisme confirmés
-0.3 Agricole
Indice moyen (B-spline)
Indice moyen (B-spline)
-0.4 -0.4 Forêt
70 70
60 -0.5 60
-0.6
- Leptospirose : Myanmar
50 -0.6 50
40 -0.7 40
-0.8
30 -0.8 30
-1.0 20 20
-0.9
- Moustique vecteur :
10 10
0 -1.0 0
40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018 40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018
Cambodge
Semaine.Année Semaine.Année
Figure 3 : Estimation du nombre de gîtes Figure 4 : Suivi paludisme à Madagascar
larvaires potentiel à Bangkok (Misslin, 2017). (Herbretau, 2021).
Contexte du stage Outils et Méthodes Résultats Conclusion
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1. c. Contexte épidémiologique de la Réunion
Anopheles arabiensis Ae. aegypti Ae. albopictus
©Jim Gathany, CDC © Muhammad Mahdi Karim ©Jim Gathany, CDC
Epidémies de Dengue
Paludisme à la Réunion Epidémies
?
2020 : 141 décès
- 1967 : transmission - Dengue 2005
interrompu - Chikungunya 2005-2006
2021 :
- 1979 : élimination effective Renforcement de la Lutte
-Total 16 198 confirmés
- MAIS des cas importés isolés Antivectorielle
- 402 Hospitalisation et 12 décès
• PROBLEMATIQUE : Dans un contexte de changement global pouvant
conduire à une émergence ou réémergence de maladie vectorielles,
comment établir une carte d’aptitude au risque épidémiologique?
Contexte du stage Outils et Méthodes Résultats Conclusion
6/22
2. Outils et Méthodologie
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2. a. full MCE for public Health
• Développé pour la modélisation de l’aptitude au
paludisme à Madagascar
• Plugin de QGIS 2
• Modèle Mécaniste
• Données en entrées : (format TIF)
• Contraintes : Densité de population et Zones habités
• Facteurs : Températures, précipitation, altitude,
distance par rapport aux zones en eau, densité de
population
• Donnée en sortie : fichier raster d’aptitude au
paludisme.
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 8/22
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2. b. Le démonstrateur ARBOCARTO
• Cartographie de la distribution d’Aedes albopictus et Aedes
aegypti en France métropolitaine
• Code ocelet, interface JAVA
• Modèle mécaniste basé sur le cycle de vie du moustique
• Données en entrées :
- Fichier environnemental (format shapefile) :
Capacité de charge de l’environnement (KL)
KL = ∑Gei/Me * Mtot * Li
- Fichier météo
• Donnée en sortie : fichier vectoriel, distribution spatiale en
fonction de la phase du cycle de vie du moustique.
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 9/22
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2. c. La chaîne de traitement MODE
• Modélisation de l’environnement favorable au développement de gîtes larvaires
• Langage R
• Modèle Mécaniste
Script Script 1 Script 2 = Interface Web R-shiny
Données entrées - Densité de population, - Densité de population
(Format TIF) - Occupation de sol (3 classes) - Ndvi
- Occupation de sol (8 classes)
- Gîtes extérieurs et Gîtes intérieurs
- MODIS
Données en sorties - Gîtes extérieurs - Fichier raster de l’environnement
(Format TIF) - Gîtes intérieurs favorable au développement de gîtes
*(pour des pixel de 30*30 m) larvaires
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion
10/22BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
2. d. L’outil Sen2Extract
• Sen2Chain : Chaîne de traitement automatisé,
- Développement : SEAS-OI (UMR Espace-Dev)
- Donnée satellite de Sentinel-2
• Sen2Extract : Interface Web R-Shiny
• Donnée en entrée (format shapefile) :
polygone de la zone d’intérêt
• Donnée de sortie (format csv) : valeur indice
radiométrique
- NDVI, NDWI GAO et NDWI MCF
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 11/22BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
2. e. Méthodologie
• 3 Modèles qui ciblent le moustique MÉTHODOLOGIE GÉNÉRALE
- Cycle de vie du moustique : ARBOCARTO
- Critères environnementaux : full MCE et MODE • Analyser et corriger des données météo.
• Adapter les couches vecteurs et rasters
• Implémentation des outils
• Représentation des résultats : cartes, graphiques
• Analyse comparative des outils
• Sen2Extract : 1 outil qui peut être utilisé
comme complément au suivi épidémiologique.
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 12/223. Résultats
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3.a. Full MCE for public Health
• Couches intermédiaires
• Précipitations comprises entre 0 et 2000 mm.
• Température comprises entre 0 et 35 °C.
Fichier raster de sortie :
Pixels codés de 0 à 255
- Valeur élevé risque élevé
- Valeur faible risque faible
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 14/22BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
3.b. Le démonstrateur ARBOCARTO
Séries temporelles
• Représentation cartographique • Représentation graphique
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 15/22BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
3.c. La chaîne de traitement MODE
Éléments d’entrée :
- Occupation de sol
- Densité de population
Première estimation
Le nombre de gîtes par pixel de 30*30 m
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 16/22BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
3.d. L’outil Sen2Extract
Sélection d’une zone d’intérêt : Evolution annuelle des indices de végétation :
Zone ALIZES 669 de Saint-Joseph
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 17/223.e. Analyse comparative BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
Outils Full MCE ARBOCARTO MODE Sen2Extact
Sorties de l’outil Fichier raster (format TIF) Fichier vecteur (format SHP) Fichier raster (format TIF) Tableau de valeur (format CSV)
Fréquence de mise à jour Quotidienne Quotidienne 1 à 2 jours Tous les 5 jours
Temps de prise en main Environ 1h-2h. Moins de 20 minutes Environ 1 h Moins de 10 minutes
(jour/heures)
Temps de préparation des données Environ 8h-10h 4h 2h-3h Environ 1h
Temps de calcul Résultat final : - 1 minute -1 minute -1 minute pour le premier script De 2 minutes à +1h
Cumul des étapes : 5-6 minutes
Logiciel SIG (QGIS) Maîtrise avancée Moyenne Basique Basique
Logiciel R X X Bases du logiciel R Studio. X
Difficulté d’utilisation Moyenne Faible Faible Très Faible
Inconvénient(s) x X X Interface de visualisation de courbes
: ne lit pas les fichiers volumineux.
Avantage(s) Adaptable pour la région d’intérêt. - Adaptable pour la région d’intérêt Adaptable pour la région d’intérêt Adaptable pour la région d’intérêt .
/et le vecteur. /et le vecteur .
- Modélise l’impact de l’action de
lutte
Commentaires X X Outil non testé dans son X
ensemble.
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 18/224. Conclusion et perspectives
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Conclusion
• Etablir des modèles de distributions des moustiques vecteurs à La Réunion
• ARBOCARTO, Full MCE, MODE
• Situation en cas d’émergence ou de réémergence
• Environnement favorable au vecteur
• Mise à jour de cartes hebdomadaire, quotidienne
• Sen2Extract
• Indices de végétation (pour les zones propices à accueillir des gîtes, etc.)
période d’ennuagement
Plus adapté pour les moustiques ruraux
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 20/22BALEYA Olivia | Université de la Réunion | 21 juin 2021
Perspectives
• Outils facilement applicables à La Réunion, peuvent l’être également sur d’autres
territoires de l’océan Indien.
• Etablir des plans préventions spécifiques et ciblés : Surveillance, lutte anti-
vectorielle, recherche. Une mise à jour des cartes de risque possible en continu.
• Outils peuvent faire l’objet de formation au futur utilisateur. Peut présenter des
difficultés pour les utilisateurs non familiarisés avec les données SIG / non
modélisateurs.
• Recherche , formation et transfert dans le cadre des réseaux : SEGA One Health
(COI), DP One Health OI.
Contexte du stage Outils et Méthodologie Résultats Conclusion 21/22Merci de votre attention
Carte du potentiel paludogène par commune en 1973, d’après Oddo (OMS,2014)
TSI - Indice NDVI lissé moyen et TSI - Indice NDWIGAO lissé moyen et
cas de paludisme dans le temps cas de paludisme dans le temps
1.0 0.4
Cas de paludisme confirmés
Cas de paludisme confirmés
Indice moyen (B-spline)
Indice moyen (B-spline)
0.8
70 0.2 70
0.6 60 60
50 0.0 50
0.4
40 40
-0.2
0.2 30 30
0.0 20 -0.4 20
10 10
-0.2 0 -0.6 0
40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018 40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018
Semaine.Année Semaine.Année
TSI - Indice NDWIMCF lissé moyen et TSI - Indice MNDWI lissé moyen et
cas de paludisme dans le temps cas de paludisme dans le temps
Cas de paludisme confirmés
Cas de paludisme confirmés
-0.3 Agricole
Indice moyen (B-spline)
Indice moyen (B-spline)
-0.4 -0.4 Forêt
70 70
60 -0.5 60
-0.6
50 -0.6 50
40 -0.7 40
-0.8
30 -0.8 30
-1.0 20 20
-0.9
10 10
0 -1.0 0
40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018 40.2015 26.2016 1.2017 26.2017 1.2018
Semaine.Année Semaine.Année
Suivi du paludisme à Madagascar (Herbretau, 2021)Distributions spatiales les larves d’Ae. albopictus, situation au 31 décembre 2020
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