ÉTUDE DE LA POLLUTION LUMINEUSE GRACE AUX IMAGES SATELLITE

L’étude de la pollution lumineuse fait partie des thématiques amenées à connaitre une prise en compte accrue par les élus de tous niveaux. Les effets négatifs sur la faune et la flore, la situation sanitaire des populations exposées à de fortes valeurs de lumière nocturne et son préjudice environnemental lié à sa consommation énergétique amènent à prendre des actions fortes pour limiter les conséquences de la lumière artificielle de nuit et protéger la trame noire urbaine.

C’est durant son stage de fin d’études de six mois que notre stagiaire Eric a travaillé à étudier la pollution à l’intérieur de l’Eurométropole de Strasbourg à partir d’images satellitaires basse résolution VIIRS et très haute résolution JILIN (Figure 1). Les images VIIRS librement disponibles ont été utilisées pour les aspects temporels de l’étude alors que l’image Jilin beaucoup plus définie a servie à décomposer précisément les effets de la lumière artificielle nocturne.

Evolution temporelle de l’exposition à la lumière nocturne

Eric a développé une série de fonctions en Python pour extraire et trier les données utiles des fichiers VIIRS, puis, construire des images de moyennes de variances sur des périodes variables afin de déterminer des tendances. En croisant les images VIIRS avec des données de population il a ainsi été possible de déterminer que la population exposée à de fortes valeurs de lumière nocturne a globalement baissé significativement dans les zones densément peuplées entre 2012 et 2017 (Figure 2).

Différencier l’éclairage public de l’éclairage privé

Pour pouvoir travailler sur l’éclairage communal, il était important de ne pas prendre en compte l’éclairage privé. Une chaine de traitement en Model Builder ArcGis Pro a ensuite été construite afin de séparer l’éclairage public de l’éclairage privé. En croisant les données de l’image Jilin avec une couche d’occupation des sols, une base de données des lampadaires et un filaire des axes de circulation, le module de traitement a permis de construire un fichier de l’éclairage public et un autre pour le domaine privé (Figure 3).

Cette partie de l’étude a permis de déterminer que le halo lumineux ne représente que 4% de la surface de l’Eurométropole strasbourgeoise et que la part du privé ne représente qu’environ 15% de l’éclairage total.

Différencier l’éclairage LED de l’éclairage sodium

Les lampes à haute pression de sodium qui constituent encore l’essentiel du parc de lampadaires installés sont relativement peu efficaces du point de vue énergétique et de la qualité d’éclairage. L’étape suivante a consisté en la construction d’un module capable de reconnaitre les lampes LED du restant du parc non rénové. Tout d’abord, les spectres complets d’émission LED et non LED présentent des caractéristiques différentes (Figure 4), notamment un pic plus ou moins soutenu de l’éclairage LED dans la lumière bleue.

Cependant, l’image Jilin n’offre la possibilité que de traiter séparément les bandes spectrales rouge, verte et bleue, ce qui limite fortement l’échantillonage du spectre (Figures 5).

Cette granulométrie permets néanmoins de discriminer le type d’éclairage (Figure 6), notamment grâce au pic dans le bleu des dispositifs LED.

Étudier les impacts sur les trames vertes et bleues

Les Trames Vertes et Bleue (TVB) urbaines comportent des corridors écologiques assurant des connexions entre des réservoirs de biodiversité pour la faune et la flore. Il est intéressant de visualiser les coupures induites par l’éclairage public pour comprendre l’impact de la pollution lumineuse sur la biodiversité urbaine. Pour cela, un module a été développé afin de mettre en évidence le découpage des TVB par le réseau public de lampadaires. Le croisement de ces données avec le halo lumineux public a permis de vérifier si les points lumineux étaient ou non éclairés.

Les résultats permettent de constater que la majorité des coupures de la TVB sont le fait de lampadaires hors tension. Finalement, les points lumineux actifs sont rares à l’intérieur de la TVB de l’Eurométropole.

L’apport de l’imagerie satellitaire de nuit est prouvé et permet une bonne compréhension des phénomènes induits par la lumière artificielle de nuit sur l’environnement.