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RETOUR D’EXPERIENCE

 

La nasa a développé un système de détection de perturbations forestières avec matlab

Travaillant avec plusieurs organismes gouvernementaux, le Stennis Space Center de la NASA a développé ForWarn, un outil de surveillance et d’évaluation de l’environnement qui détecte et analyse les modifications de la végétation forestière aux Etats-Unis.

Tous les 8 jours, ForWarn identifie en quasi temps-réel les perturbations forestières causées par les insectes, la sécheresse, les tempêtes, les incendies ou d’autres événements à travers le pays. Le logiciel permet également aux utilisateurs une visualisation interactive de ces changements sur une carte.

 

Carte de l’évaluation de l’évolution des forêts américaines indiquant les dommages subis par le bassin hydrographique d’Asheville, en Caroline du Nord, à la suite d’une tempête de grêle survenue en 2012. Image courtoisie ForWarn.

 

Le challenge

Pour développer un système en quasi temps-réel pour détecter ces changements de végétation, les ingénieurs de la NASA devaient analyser des images satellite multispectrales, établir des lignes de base sur différentes échelles de temps, pour enfin détecter des anomalies sur de nouvelles données.

Ils avaient besoin de traiter et d’analyser de grands jeux de données de séries temporelles d’images, stockés sous forme de matrices multidimensionnelles. Ils voulaient travailler dans un environnement pour développer de manière interactive et tester rapidement de nouveaux algorithmes. Après avoir validé leurs modèles, ils avaient pour ambition de les déployer en production sans devoir recoder dans un autre langage.

 

Solution

Les ingénieurs de la NASA ont utilisé MATLAB pour :

  • Traiter des images satellite multispectrales,
  • Construire des séries temporelles multidimensionnelles de lignes de base
  • Analyser des téraoctets de données pour détecter des anomalies forestières.

 

Ils ont développé l’outil PPET (Phenological Parameters Estimation Tool) sous MATLAB, qui permet d’identifier les différents états végétatifs liés aux périodes de croissance cycliques, tels que l’écologisation, la maturité, la sénescence et la dormance.

A l’aide de MATLAB Compiler™, les ingénieurs ont déployé leurs modèles en partageant des applications autonomes avec des personnes n’ayant pas installé MATLAB.

L’équipe de ForWarn a remporté de nombreux prix pour ses travaux, notamment le Interagency Partnership Award, qui récompense les employés fédéraux ayant « accompli un travail exceptionnel en matière de transfert technologique ».

 

Résultats

  • De nouvelles idées mises en œuvre et testées en seulement quelques heures : « Les algorithmes de traitement du signal et d’images sont propres à MATLAB. Je n’ai donc pas à les écrire à partir de zéro », explique Jerry Gasser, ingénieur informatique chez Lockheed Martin. « Au lieu d’écrire et de déboguer des centaines de lignes de code C pour tester un nouvel algorithme, j’utilise les commandes MATLAB pour le vérifier de manière interactive puis écrire un script. J’obtiens des résultats en seulement quelques minutes ou quelques heures, contre des jours ou des semaines sans MATLAB ! »

  • Des années de développement économisées : « La manière dont MATLAB fonctionne avec des données multidimensionnelles est parfaite pour analyser les images satellite », explique Duane Armstrong, chef de la branche Advanced Technology & Technology Transfer du NASA Stennis Space Center. « Si nous avions utilisé des langages de programmation traditionnels, tels que C, cela nous aurait pris beaucoup plus de temps. »

  • Logiciel réutilisable par une communauté d’utilisateurs en pleine croissance : « ForWarn est le premier système d’alerte aux menaces forestières en quasi temps-réel aux États-Unis », note Armstrong. « Sa base d’utilisateurs croissante comprend plus de 7 000 experts en foresterie. Nous réutilisons également les algorithmes et les modules développés dans MATLAB pour d’autres clients et pour d’autres objectifs, en collaboration avec des partenaires du monde entier. »

 

 

 

 

 

 

 

Voir le témoignage complet de la NASA