Karem Chokmani

Formation universitaire

• Ph. D. Sciences géomatiques, Université Laval
• M. Sc. Génie rural, Université Laval
• Diplôme d’ingénieur agronome en génie rural, Institut national agronomique de Tunis  (Tunisie)
• Certificat, Administration des affaires, Université Laval

Projets de recherche récents

SILVA : Un outil QGIS pour la caractérisation morphologique et qualitative des bandes riveraines et des haies brise-vent dans les zones agricoles

Les zones tampons riveraines jouent un rôle crucial dans la préservation de la qualité des plans d’eau situés à proximité des terres agricoles. Fonctionnant comme un bouclier naturel, ils interceptent et filtrent les sédiments et les polluants issus des activités agricoles, notamment les pesticides, les herbicides et les engrais. Au Québec, l’indice de qualité des bandes riveraines (IQBR) a été développé afin de servir de mesure pour évaluer la santé écologique des bandes riveraines. Cette mesure qualitative évalue des facteurs tels que la largeur de la bande, la densité de la végétation et la diversité des espèces. D’autre part, les haies brise-vent sont reconnues pour réduire l’érosion éolienne dans les champs agricoles, augmenter le rendement des cultures et protéger les structures, le bétail et les routes.

Néanmoins, peu de recherches ont été consacrées à l’inventaire automatisé des alignements de bandes riveraines et des haies brise-vent. En effet, leur caractérisation par des méthodes conventionnelles est très limitative en raison des ressources humaines et matérielles intensives qu’elle nécessite.

Dans ce contexte, l’objectif principal du projet est de créer un outil SIG gratuit et facilement accessible pour la reconnaissance et la délimitation des bandes riveraines et des haies brise-vent dans les zones agricoles du Québec, en utilisant la télédétection LiDAR et l’intelligence artificielle (IA). Le projet comprend trois sous-objectifs spécifiques : 1) Détection et calcul automatisés des indices de qualité et d’efficacité des bandes riveraines ; 2) Détection et calcul automatisés des indices morphologiques (longueur, largeur, porosité, orientation des haies); et 3) Automatisation des méthodes développées, en les encapsulant dans un plugin au sein du logiciel libre QGIS.

Financement : Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ)- Programme Prime-Vert

Ressources : https://silva.inrs.ca/

Visionner le tutoriel pour l’installation et l’utilisation de SILVA (Vidéo)

Gestion intrasaisonnière de la fertilisation azotée dans la pomme de terre à l’aide de drone

Une fertilisation azotée optimale est importante afin de maintenir les objectifs de production en termes de bonne qualité et de meilleur rendement. Outre le profit économique, une gestion appropriée de l’azote réduit les impacts environnementaux engendrés par le lessivage des nitrates vers les eaux souterraines et par les émissions d’oxyde nitreux, un gaz à effets de serre. La mise au point de méthodes précises de diagnostic du besoin des cultures en azote est donc nécessaire pour définir les bonnes doses au bon moment et au bon endroit. Pour ce faire, il est important de tenir compte à la fois des propriétés physiques du sol, des conditions hydriques et du statut azoté des cultures. Les méthodes classiques que ce soit pour la caractérisation du sol ou de l’état de l’azote dans la plante nécessitent un travail exorbitant sur terrain à des coûts élevés et donnent des résultats qui manquent d’exhaustivité spatiale. L’objectif du projet est développer une méthodologie de gestion intrasaisonnière de la fertilisation azotée dans la culture de la pomme de terre en utilisant l’imagerie hyperspectrale acquise à partir d’un drone. Les objectifs spécifiques sont : 1) développer une méthode de caractérisation des propriétés texturales du sol afin de définir les zones de gestion; 2) développer un modèle d’estimation de la dose optimale d’azote intégrant le statut azoté de la plante, la texture du sol et les conditions hydrométéorologiques (précipitation/irrigation)

Financement :  Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec- Programme Innov’Action

Collaboratrice : Athyna Cambouris, Agriculture et Agroalimentaire Canada

Développement et application d’un outil de gestion et d’analyse du risque d’inondation (GARI) sur le système transfrontalier du lac Champlain – rivière Richelieu

Les inondations sont, de toutes les catastrophes naturelles qui frappent la société canadienne chaque année, les plus fréquentes et les plus dommageables. Le Québec se trouve aussi régulièrement touché par ce type de phénomène. Entre 1990 et 2010, 27 inondations qualifiées de catastrophiques ont affecté le Québec. Les inondations survenues en juillet 1996 au Saguenay-Lac-Saint-Jean, et plus récemment, d’avril à juin 2011 le long de la rivière Richelieu, en sont des illustrations marquantes. Ce projet de recherche vise à développer un outil standardisé d’aide à la décision pour la prévention, la préparation et l’intervention face aux risques reliés aux inondations (GARI). Cet outil aura la forme d’une application intégrée à un système d’information géographique (SIG) comprenant un module de cartographie dynamique de l’aléa en temps réel et en mode préparatoire, et un module de cartographie des populations les plus vulnérables, des dommages physiques et des pertes socio-économiques. Le projet s’arrimera aux travaux en cours menés par l’INRS sur la cartographie dynamique des risques d’inondation en zones urbaines. Aussi, il s’arrimera aux travaux en cours menés par le Centre d’expertise hydrique du Québec visant à améliorer les prévisions hydrologiques sur ce bassin. Le projet appuiera également la Sécurité publique et la municipalité de St-Jean-sur-Richelieu dans l’élaboration de mesures d’atténuation des conséquences des inondations et le développement d’outils d’aide à la décision adaptés. Aussi, le projet s’appuiera sur les travaux en cours de Ressources naturelles Canada sur l’adaptation d’HAZUS pour le contexte canadien. Par ailleurs, le projet contribuera à répondre aux objectifs du Groupe de travail international du plan d’étude du lac Champlain et de la rivière Richelieu de la Commission mixte internationale.

Financement : Défense Canada – Programme canadien pour la sûreté et la sécurité et Ministère de la Sécurité publique du Québec

Collaborateurs : Monique Bernier (INRS), Miroslav Nastev (Commission géologique du Canada)

Suivi des fleurs d’eau d’algues bleu-vert ou cyanobactéries (FEA) par télédétection dans les petits lacs et dans le littoral près des rives

En partenariat avec l’INRS, len Groupe Hémisphères s’est doté d’un outil autonome permettant la production de cartes de la distribution spatiale de la concentration en chlorophylle a (Chl a), indice de présence des fleurs d’eau d’algues et/ou de cyanobactéries (FEA), basé sur l’imagerie du capteur MODIS. Avec la résolution spatiale (250 m) de ce capteur, il est impossible de suivre l’évolution des FEA dans les lacs de petites à très petites tailles (moins de 3 ha) et dans le littoral près des rives à cause des pixels mixtes. En 2008, de nouvelles modalités de gestion des plans d’eau au Québec ont été proposées par le gouvernement. Une des trois recommandations était d’assurer la surveillance des sources d’approvisionnement et de la qualité de l’eau dans les installations de traitement, notamment en cas d’observation d’une FEA à moins de 200 m. Ainsi et afin de compléter son offre de service, Groupe Hémisphères a besoin d’outils de suivi de l’évolution des FEA dans le littoral près des rives des lacs (moins de 200 m) ainsi que des lacs de taille petite à très petite (soit 80 % des plans d eau sur lesquels Groupe Hémisphère pose des diagnostics sur l’état de santé). Ce type de suivi pourrait être assuré avec des données du capteur Landsat dont la résolution spatiale est de 30 m. L’objectif du présent projet est de développer une approche d’estimation de la concentration en Chl a destinée aux zones près des rives et aux petits lacs avec les données Landsat en se basant sur le même concept méthodologique développé avec les données MODIS.

Financement : CRSNG – Subvention d’engagement partenarial et Groupe Hémisphères

L’utilisation de l’imagerie hyperspectrale embarquée sur drone pour la calibration et la validation d’un algorithme basé sur l’imagerie Sentinel-2 pour le suivi des fleurs d’eau d’algues et/ou de cyanobactéries dans les eaux douces du Québec méridional

Les fleurs d’eau d’algues et/ou de cyanobactéries (FEA) ont gagné en importance ces dernières années au Québec. Leur suivi par les méthodes d’échantillonnages standards est laborieux, coûteux et limité dans l’espace et le temps. Un modèle basé sur les méthodes d’ensembles (MBME) développé à partir d’images MODIS a démontré un grand potentiel pour détecter les FEA, particulièrement durant leur phase d’initiation. Cependant, leur suivi près des rives des lacs est impossible et c’est la zone qui pose le plus de risques à la santé publique. Le transfert conceptuel du MBME vers des données Sentinel-2 simulées d’imageries embarquées sur drone est possible. Les sorties générées de Sentinel-2, détaillées et récurrentes, seront très utiles pour les gestionnaires de l’eau afin de suivre les FEA près des rives des lacs.

Financement : Agence spatiale canadienne
Collaboratrice : Isabelle Laurion, INRS

Télédétection hyperspectrale pour les applications environnementales

L’objectif à long terme du programme de recherche est de contribuer à l’amélioration des connaissances dans l’utilisation de données de télédétection hyperspectrale pour des problématiques environnementales. Le programme vise ainsi le développement d’approches et d’algorithmes innovants de suivi de l’état de l’environnement basés sur la télédétection hyperspectrale. Grâce à l’accès à une infrastructure de recherche de pointe telle que le Laboratoire de télédétection environnementale par drone, ce programme permet d’allier les avantages de la télédétection hyperspectrale en termes de richesse et de qualité de l’information, à la souplesse de déploiement offerte par les drones. Ainsi, il sera question dans ce programme d’explorer de nouvelles données autrement inaccessibles en termes de qualité (large gamme spectrale, meilleures résolutions spatiale et spectrale), de caractéristiques temporelles (déploiement fréquent et au bon moment) et de caractéristiques spatiales (étendue et résolution spatiales modulables selon le besoin et zones inaccessibles). En plus de permettre l’étude de phénomènes impossibles/difficiles à suivre par des moyens conventionnels (satellitaires ou aéroportés) en raison de leur faible étendue et/ou leur grande dynamique spatiotemporelle, ces développements anticipent la mise en service de la prochaine génération de capteurs hyperspectraux satellitaires. Le programme comprend deux volets complémentaires. Le premier volet en recherche appliquée est l’étude de l’interaction spécifique entre le rayonnement électromagnétique (visible et l’infrarouge) et la végétation, le sol et l’eau douce dans tous ses états (liquide, neige, glace), ainsi que les matières en suspension qui s’y trouvent (inertes ou vivantes). Le deuxième volet a une portée analytique et est consacré au développement de techniques adaptées aux traitements des données hyperspectrales.

Financement: CRSNG – Subvention à la découverte

Réseau CAIMAN : CAméras aux Infrastructures MAritimes du Nunavik

http://caiman.ete.inrs.ca/

Réseau de caméras installées dans six communautés du Nunavik pour étudier l’évolution des conditions de glace et soutenir la recherche en impacts et adaptation aux changements climatiques.

Partenaires : Gouvernement du Québec (MTMDET, Fonds Vert), Savoir polaire Canada, Administration régionale Kativik, Centre d’études nordiques

Affiliations

• Membre du Réseau Convergence d’intelligence géospatiale pour l’innovation
• Membre du Groupe de Recherche Interuniversitaire en Limnologie et environnement aquatique (GRIL)
• Membre du Centre d’études nordiques
• Membre de l’Association québécoise de télédétection
• Membre de la Société canadienne de télédétection
• Membre de la Commission de géomatique agricole et agriculture de précision du Centre de Référence en Agriculture et Agroalimentaire du Québec (CRAAQ)
• Membre de l’American Geophysical Union

Diplômé(e)s et anciens stagiaires postdoctoraux

Enseignement

• Systèmes d’information géographique (ETE403)