Une alliance pour préserver les ressources naturelles

Avantages pour l'entreprise

• La preuve de concept a montré que la télédétection et le machine learning pouvaient, dans certaines circonstances, détecter efficacement les plantations de cardamome sur des images satellites.
• L'élaboration d'une solution d’IA pourrait, en principe, contribuer à stopper la dégradation de la forêt, laquelle abrite des espèces en danger critique d'extinction, notamment le gibbon noir.

A propos du projet

Les technologies d'intelligence artificielle et de télédétection de SoftwareOne repèrent les plantations illégales de cardamome au Vietnam. Le travail de préservation des espèces est une tâche difficile, souvent ingrate, qui exige de longues randonnées sur des terrains difficiles, avec des ressources limitées, alors que la biodiversité mondiale ne cesse de se réduire. Ce n’est là que l’un des multiples défis auxquels est confrontée Fauna & Flora, la plus ancienne organisation internationale de préservation de la faune et de la flore, créée en 1903 pour protéger la biodiversité sur Terre.

Au Vietnam, Fauna & Flora a constaté une dégradation de l'habitat due à des plantations illégales de cardamome dans des réserves protégées. L’une de ces réserves n’est autre que le fragile écosystème de la forêt de Mu Cong Chai, qui abrite des primates très menacés, dont le langur gris d'Indochine et le gibbon noir.

Aiforgood Asia est une ONG internationale axée sur l'utilisation de l’IA et de la technologie pour les projets environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG). L’ONG a proposé à Fauna & Flora d'explorer des solutions innovantes et économiques permettant d’effectuer un suivi des modifications de la forêt et de mesurer l'étendue de la dégradation de l'habitat. En cartographiant les endroits les plus touchés par les plantations de cardamome, Fauna & Flora et ses partenaires gouvernementaux pourront concevoir et cibler des stratégies visant à réduire la dégradation des habitats les plus sensibles.

ESG-as-a-Service, le service proposé par Aiforgood Asia, permet de mettre en relation des ONG locales et des dirigeants de communautés avec des entreprises souhaitant mener des projets ESG liés à l'IA. Ces entreprises exploitent les technologies IA et de télédétection pour améliorer la santé et le bien-être, réduire les inégalités, lutter contre le changement climatique et préserver nos océans et nos forêts. Pour relever le défi dans la forêt de Mu Cang Chai, Aiforgood Asia s'est associée à SoftwareOne, au vu de son expertise Data & IA. SoftwareOne a développé une solution de type preuve de concept, basée sur la vision par ordinateur. Cette solution utilise la télédétection et le machine learning pour détecter les plantations de cardamome sur les images satellites.

Elle a été testée au cœur de la zone protégée et les résultats ont été évalués en fonction de la faisabilité et du coût. Ces résultats ont montré que la télédétection et le machine learning pouvaient, en principe, avec une qualité d'image suffisante, détecter efficacement les plantations de cardamome sur les images satellites. Il s'agit de la première étape de développement d'une plateforme évolutive permettant à Fauna & Flora de soutenir ses activités de préservation dans la forêt de Mu Cong Chai et dans l'ensemble du Vietnam.

Cette étude a montré que la résolution de l'image nécessaire à la détection des plantations de cardamome et à l'acquisition de données sur le terrain représentait un élément important pour le budget du projet.

Le partenariat entre Aiforgood Asia et SoftwareOne met en évidence le potentiel de l’IA et de la télédétection pour soutenir les efforts de préservation et relever des défis environnementaux complexes. Grâce à ESG-as-a­Service, les organisations peuvent collaborer pour créer des solutions innovantes qui contribuent à préserver la biodiversité de notre planète, à protéger les espèces menacées et à assurer le développement durable.

Le cœur de la zone protégée, située au nord, a été désigné comme zone d'essai pour le développement d'une solution de vision par ordinateur de type « preuve de concept » (PoC).

Faisabilité :

• Les plantations de cardamome peuvent-elles être repérées par télédétection ?
• Quelle résolution d'image est nécessaire pour détecter la cardamome ?

Coût:

• Quelle résolution d'image est nécessaire ?
• Quels efforts sont nécessaires pour l'acquisition de données sur le terrain ?

L'équipe a été confrontée à un défi de taille lorsqu'elle a commencé son projet : comment obtenir les données de télédétection les plus économiques pour leur modèle ? Leur source idéale a été Sentinel-2, une constellation de satellites lancée par l'Agence spatiale européenne. Sentinel-2 fournit un large éventail de services et d'applications, notamment pour la surveillance de l'agriculture et la gestion des situations d'urgence. Les images de Sentinel-2 sont accessibles gratuitement et leur fréquence est régulière, ce qui multiplie les chances d'obtenir une image non obstruée par des nuages.

Malheureusement, les plantations de cardamome n’étaient pas visibles sur les images satellites à faible et moyenne résolution, notamment celles de Sentinel-2 et de Landsat.

Pour recueillir les données de base nécessaires à l'entraînement de son modèle, l'équipe de SoftwareOne a dû faire appel à des experts. Lors d'expéditions sur le terrain, ils ont collecté les positions GPS des plantations de cardamome.

L'équipe de Fauna & Flora a pu disposer des fonds nécessaires à l’acquisition de données sur le terrain grâce à une subvention de l’Initiative Darwin, un programme de financement du gouvernement britannique. Pour libeller avec précision les zones de plantation de cardamome, Fauna & Flora a utilisé les images géoréférencées et les images aériennes rectifiées orthophotographies) recueillies à l’aide de drones lors des expéditions sur le terrain. Les données ont été traitées avec le logiciel DroneDeploy, dans le cadre d'un partenariat avec Fauna & Flora.

L'équipe a également acheté à Earthlmages des images haute résolution pour entraîner le modèle.La forêt de Mu Cong Chai, où se déroulait le projet, présentait des difficultés supplémentaires du fait notamment d’une fréquente couverture nuageuse. Elle nécessitait en outre une correction géométrique des images (ortho-rectification) afin de garantir l'exactitude des libellés des différents espaces. Pour construire le modèle, l'équipe a utilisé U-Net, une architecture de classification largement utilisée. Ils ont remarqué que l’intensité des couleurs dans les zones de plantation de cardamome était plus faible que dans d'autres zones forestières en raison de la taille des plantes et de la régularité de la canopée.

Le modèle a été entraîné sur une zone de 500 x 500 m2 avec une précision des pixels à l'intérieur de l'échantillon d'environ 96 %.
Pour entraîner son modèle, l'équipe a utilisé les images satellites haute résolution de WorldView-2, qui offrent une résolution de 0,46 mètre.
Pour obtenir les données et réduire les dépenses, Fauna & Flora a acheté de petites surfaces d’images à Earthlmages. L'équipe a utilisé le logiciel QGIS pour certaines parties de l'analyse exploratoire des données. Ce logiciel a permis d’affiner les bandes multispectrales de l'image haute résolution à l'aide de données panoptiques. La résolution ainsi obtenue a été environ quatre fois supérieure.

L'équipe travaille déjà sur la prochaine phase du projet, qui consistera à entraîner le modèle sur une plus grande zone de la forêt en utilisant davantage de données provenant de drones. Pour les défenseurs de l'environnement et les gouvernements, la réussite de ce projet a des implications considérables. L'effort conjoint des trois organisations impliquées dans le projet vise à développer une solution d’IA de premier plan fournissant des informations pour les approches sur le terrain. L’objectif est de mettre un terme à la dégradation de la forêt, laquelle abrite des espèces en danger critique d'extinction.

Cette approche innovante de la préservation de la nature montre comment les entreprises et les organisations peuvent collaborer pour créer des solutions durables qui protègent la biodiversité de notre planète.