Avantages socio-économiques de l'utilisation de l'espace

2.3.1.1 Solutions actuelles

À l'heure actuelle, il serait juste de dire que les données des séries Landsat et RADARSAT, et que l'introduction croissante de données de la série Sentinel, sont les principaux piliers du développement d'applications. D'autres ensembles de données gouvernementales sont utilisés de façon ponctuelle ou pour créer des applications opérationnelles de surveillance environnementale à l'échelle nationale (comme MODIS pour la surveillance de l'utilisation des terres et la détection des changements dans l'utilisation des terres). L'utilisation des ensembles de données commerciales est plus limitée. Le coût est un facteur primordial, bien qu'une petite quantité de données soit obtenue en fonction du projet.

• La gestion des catastrophes est probablement le domaine évalué dans lequel des ensembles de données provenant de sources multiples sont utilisés. Il s'agit d'un facteur de la participation du Canada à la Charte internationale « Espace et catastrophes majeures ». Lorsque la Charte est activée au Canada, Sécurité publique Canada (SPC) reçoit des données par l'intermédiaire de l'ASC provenant de plusieurs agences spatiales mondiales et exploitants commerciaux (tels que ROSCOSMOS, JAXA, KARI, etc.). Étant donné que les inondations sont le principal facteur d'activation invoqué par SPC en vertu de la Charte (et qu'il s'agit du risque de catastrophe le plus répandu au Canada, avec les feux de forêt), les données SAR jouent un plus grand rôle dans leur utilisation : RADARSAT-2, Sentinel-1, ALOS et d'autres systèmes satellitaires ont été utilisés après l'inondation au Québec en 2017.
• En ce qui concerne l'agriculture, l'utilisation de solutions satellitaires dépend largement de l'échelle de la cartographie agricole requise. AAC, dont le mandat consiste à fournir des cartes nationales, s'appuie sur des capteurs optiques d'images de fauchée à plus grande portée comme MODIS et les séries Landsat. À l'échelle plus locale, où il est nécessaire de surveiller les champs individuels et la taille de ces derniers, des systèmes à plus haute résolution sont nécessaires.
• La surveillance de l'environnement présente peut-être les besoins en données les plus diversifiés, selon les variables climatiques spécifiques qui sont surveillées. Cependant, elle s'appuie principalement sur des solutions disponibles gratuitement. Pour la surveillance des habitats, comme la surveillance des milieux humides, ce sont surtout les données optiques qui sont utilisées : Landsat, MODIS et Sentinel-2. Le Service canadien des glaces, qui est l'un des plus grands utilisateurs de RADARSAT-2, de données météorologiques et de balayeurs optiques de grande surface, comme MODIS et AVHRR, compte sur les systèmes SAR. Parfois, lorsqu'une résolution plus élevée est nécessaire, Enfotec achète des données commerciales SAR afin de compléter les cartes des glaces en petites quantités.

2.3.1.2 Solutions futures

Le principal facteur susceptible d'avoir une incidence sur l'utilisation future est la possibilité d'avoir accès à une plus grande quantité d'images d'OT par satellite. Il ne s'agit pas nécessairement de remplacer une source d'imagerie par une autre, mais de compléter les solutions par une offre croissante et plus performante. Deux domaines ont été relevés : le lancement de la MCR et l'augmentation de la collecte de données qui en résultera, et la façon de tirer profit du lancement de constellations de systèmes commerciaux d'imagerie à faible coût. Au fur et à mesure que les satellites restants seront mis en orbite, on s'attend à ce que la quantité de données Sentinel utilisées augmente.

On s'attend également à ce que les constellations de satellites qui survolent fréquemment une même cible, comme la constellation Planet, contribuent à la création d'autres domaines d'application en offrant un accès accru à des données exemptes de nuage, et à ce qu'elles captent des données à une fréquence beaucoup plus élevée. Par exemple, les données de Planet permettront de suivre des périodes précises, comme le début et la fin des saisons de croissance. Il est donc possible de prévoir le rôle que de tels systèmes joueront dans l'agriculture de précision : Planet peut fournir des images plusieurs fois par jour, alors que Landsat ne passe que quelques fois au-dessus d'une même cible pendant la saison de croissance.

Il y a aussi la question à savoir comment toutes ces données seront gérées à l'avenir : la MCR apportera une charge accrue de données, tout comme l'expansion de la série Sentinel-1. Par conséquent, des questions demeurent quant à la meilleure façon d'intégrer cette nouvelle source de données SAR et d'extraire l'information de la manière la plus efficace qui soit. On s'attend à ce que l'automatisation joue un rôle plus important, tout comme le rôle de l'intelligence artificielle dans la capacité à fournir des analyses prédictives.

2.3.1.3 Solutions de rechange

La principale solution de rechange à l'imagerie par satellite est la collecte de données par aéronefs. Dans le passé, cela signifiait d'utiliser des capteurs dans des avions avec pilotes. Or, l'adaptation croissante de la technologie des véhicules aériens sans pilote (UAV) ou des drones ajoute une dimension supplémentaire. Selon l'utilisation spécifique, une solution serait préférable à une autre : la technologie des drones peut offrir des résolutions au sol beaucoup plus élevées, mais elle ne peut couvrir que des zones étroites. Les satellites peuvent avoir une résolution au sol grossière, mais ils peuvent effectuer une surveillance permanente de tout le pays à des intervalles réguliers. Les UAV sont moins chers à construire, mais plus chers à exploiter; pour les satellites, c'est l'inverse. Les solutions aéroportées offrent d'autres avantages sur le plan de la cartographie localisée, notamment en matière de mesure des changements de hauteur à l'aide de la technologie LiDAR, ou lorsqu'une capacité spectrale plus élevée est nécessaire, pour mesurer, par exemple, les changements biophysiques des cultures. À l'heure actuelle, il n'existe pas de solutions pour recueillir des données satellitaires à haute résolution/de précision en mode LiDAR et hyperspectral. Et la situation ne devrait pas changer à court ou à moyen termes. Ainsi, la seule solution envisageable, dans de tels cas, est de s'en remettre aux systèmes aéroportés.

Dans le cadre de la gestion des catastrophes, la surveillance des inondations peut être facilitée par les satellites, mais pour les feux de forêt, les solutions aéroportées sont préférables. Les données optiques conviennent mieux à la gestion des feux de forêt que les données SAR, mais celles-ci peuvent être affectées par la fumée. Par ailleurs, un incendie peut changer de direction rapidement; une image satellite peut donc être demandée et être livrée, mais au moment de sa réception, il se pourrait que la zone soit déjà brûlée ou que le feu ait changé de direction. Le seul véritable système pratique de collecte de données aujourd'hui est celui des avions dotés de capacités d'imagerie complètes pouvant transmettre les données en temps réel par liaison descendante. Les drones, bien qu'utiles, nécessitent des permis de vol dont le traitement peut être long.

Dans d'autres domaines d'application, la technologie des drones est mise à l'essai avec un certain succès et ce, même si l'utilisation globale reste plus limitée. Le MAAARO et le gouvernement de l'Alberta acquièrent également des orthoimages aériennes à quelques années d'intervalle afin de surveiller l'utilisation des terres. Cependant, les drones ne sont pas utilisés à grande échelle. Les exigences réglementaires permettant de piloter des drones constituent un facteur clé, et les dépenses opérationnelles peuvent également augmenter. Il en va de même pour l'utilisation des drones pour la surveillance des glaces de mer. Le SCG et Enfotec utilisent tous deux des drones, mais dans des cas très précis : le SCG reçoit environ 200 à 300 heures de vol de reconnaissance par année par l'intermédiaire de Transports Canada pour surveiller l'itinéraire de navires présentant un intérêt particulier. Enfotec a également utilisé des drones depuis un navire afin de fournir des données au-delà de la portée optique sur l'état des glaces de mer, mais la rentabilité d'une telle initiative n'est pas évidente.

2.3.2.1 Solutions actuelles

Les solutions de communications par satellite utilisées dépendent des domaines d'application spécifiques. Le haut débit est principalement basé sur des solutions satellitaires fixes, avec des constellations LEO qui devraient augmenter la capacité dans un avenir proche. La transmission à faible débit de données utilise des charges utiles sur des satellites évoluant sur différentes orbites.

• Les services satellitaires à large bande s'articulent autour de quelques acteurs principaux. Xplornet est le plus important fournisseur d'accès Internet en milieu rural utilisant des réseaux sans fil fixes et satellitaires. Sur les orbites qui passent au-dessus du territoire canadien, la capacité satellitaire est louée à même plusieurs satellites, dont Echostar-17, Echostar-19, Viasat-1 et Viasat-2; et la capacité en bande Ka est louée à même Anik-F2, de Télésat. Les collectivités du Nord sont encore fortement tributaires de la bande C, fournie principalement par les satellites de SES et de Télésat.
• En ce qui concerne les communications à faible débit de données, les données recueillies à partir des flotteurs ARGO sont transmises par la constellation Iridium. Pour les opérations de recherche et de sauvetage, le système COSPAS-SARSAT est composé de cinq satellites LEO et de cinq satellites GEO avec des charges utiles embarquées à bord des satellites météorologiques NOAA et EUMETSAT fonctionnant en orbite basse terrestre (LEO) et en orbite terrestre géosynchrone (GEO). À l'avenir, le système intégrera des satellites fonctionnant en orbite moyenne (MEO), avec des charges utiles qui seront transportées par les satellites de navigation Galileo et Glonass.
• La nature mondiale de la technologie IdO et la grande quantité de données à recueillir en temps réel dans le monde entier nécessitent l'utilisation d'un réseau de satellites en orbite basse terrestre. Les applications en sont à leurs premiers balbutiements, et l'offre se développe progressivement. La technologie SIA est fournie par exactEarth, avec des charges utiles de la prochaine génération à bord de la constellation Iridium NEXT (60 systèmes SIA au total).

2.3.2.2 Solutions futures

On s'attend à ce que la prochaine génération de systèmes SHD réduise davantage le coût des services à large bande et augmente le débit disponible au Canada, ce qui permettra d'appuyer les collectivités rurales et éloignées. Télésat a annoncé ses plans pour un nouveau satellite, Telstar-20V, qui pourrait ajouter une capacité supplémentaire de 40 Gbit/s dans le nord du Canada. On s'intéresse également aux nouvelles constellations de satellites. La constellation à large bande et à haut débit en LEO de Télésat, qui compte près de 120 satellites, vise à offrir une couverture à faible latence de l'ensemble du Canada. La constellation de plus de 700 satellites proposée par OneWeb fournira également une couverture globale du Canada, pays visé comme l'un des premiers marchés de l'opérateur dès son entrée en service limitée prévue en 2020. La qualité du service devrait également s'améliorer. Ces nouveaux projets de Télésat, Oneweb et SpaceX, offriront des services à large bande uniformes, à haute vitesse et à faible latence aux consommateurs des régions rurales et éloignées.

Dans le domaine de l'IdO, plusieurs nouvelles constellations de satellites devraient voir le jour, notamment les nouvelles entreprises canadiennes Helios Wire et Kepler Communications. Le principal avantage des nouvelles constellations consiste à réduire le coût en capital en utilisant la technologie des petits satellites et, par conséquent, d'élargir le marché visé des services d'IdO dans l'espace.

2.3.2.3 Solutions de rechange

Les solutions terrestres, telles que la fibre optique, la DSL, le câble et la connectivité sans fil, constituent la principale solution de rechange aux communications par satellite. Le câble et la DSL représentent toujours les réseaux terrestres dominants au Canada, reliant plus de 7 millions d'abonnés pour le câble et 4,5 millions pour la DSL. La fibre optique permet à l'utilisateur final d'avoir les débits de données les plus élevés (≥1 Go/s), avec peu ou pas de dégradation sur de longues distances. Cependant, même si le satellite ne peut être compétitif en termes de prix, il devient toujours plus difficile d'avoir accès à d'autres solutions lorsque l'on s'éloigne des centres urbains.

Les inconvénients de la fibre sont les coûts de construction, qui peuvent limiter le déploiement dans les zones à faible densité de ménages ou d'entreprises. Alors que les réseaux mobiles (cellulaires) à large bande ont étendu leur couverture, le coût des plans de données mobiles ne peut concurrencer celui des solutions de réseaux terrestres fixes. Les tours fixes sans fil sont maintenant déployées et considérées comme la solution la plus économique pour les zones comprenant 5 à 30 ménages par kilomètre carré. On s'attend à ce que le satellite demeure l'option la plus rentable pour les zones à faible densité, où la densité des ménages est inférieure à 5 ménages par kilomètre carré.

Les avantages et les inconvénients de l'IdO par satellite dépendent aussi dans une certaine mesure des densités de population. Les infrastructures terrestres telles que la 4G et les futurs réseaux de communication 5G sont bien développés et utilisés dans les zones urbaines. Plus la région est éloignée, y compris la haute mer, plus le recours aux satellites est grand en raison des coûts de construction d'une infrastructure terrestre.

2.3.3.1 Solutions actuelles

Au Canada, le GPS américain est presque exclusivement le réseau GNSS utilisé pour soutenir les applications de télémétrie, des appareils de navigation personnels à ceux de la Défense, en passant par le CTA des aéronefs et le soutien à l'agriculture de précision dans le cadre de la présente étude.

La technologie des transpondeurs ADS-B fonctionne grâce à des émetteurs et à des récepteurs installés à bord des avions. Ces dispositifs transmettent en temps réel des données sur la position, la direction du vol, l'altitude et la vitesse aérienne, entre autres, des avions émetteurs. Le système de distribution de données ADS-B s'appuie sur les satellites GNSS comme source principale d'information, l'information de géolocalisation étant traitée par les instruments internes de l'opérateur avant d'être diffusée. Des relais de télécommunications par satellite sont également utilisés pour transmettre l'information de vol au sol. Ce genre de système fait maintenant son entrée sur le marché, comme Aireon, dont des charges utiles sont embarquées sur les satellites de la constellation Iridium NEXT.

2.3.3.2 Solutions futures

L'ADS-B est encore à la phase du développement, et des solutions seront mises en œuvre à compter de 2018. La solution Aerion sera pleinement opérationnelle lorsque le dernier satellite Iridium NEXT sera mis en orbite, au milieu de l'année 2018. En juin 2018, aucune annonce officielle n'avait été faite quant à une autre constellation de satellites équipés de charges utiles ADS-B. D'autres systèmes GNSS disponibles au Canada offriront une plus grande robustesse aux solutions, ce qui réduira les risques en cas de problèmes touchant le système GPS. Le système européen Galileo devrait être utilisé à l'avenir, même s'il semble peu probable qu'un croisement complet avec le GPS soit possible. De plus, les entreprises qui sont fortement impliquées dans le domaine de l'équipement agricole et qui intègrent le GPS, comme John Deere, sont des entreprises basées aux États-Unis.

2.3.3.3 Solutions de rechange

Le GNSS est bien établi et les systèmes satellitaires sont les seuls à pouvoir offrir une couverture de positionnement mondial. Il existe toutefois des solutions de rechange aux services fondés sur le GNSS. L'ADS-B terrestre a été mis en œuvre au sol, comme successeur aux technologies radar terrestres plus coûteuses. À l'heure actuelle, les deux systèmes sont utilisés simultanément et constituent une solution complémentaire à l'ADS-B spatial émergent. Il n'y a pas de solution de rechange réelle à la solution spatiale là où il n'existe pas d'infrastructure terrestre, comme au-dessus des océans, par exemple.

3.1.1.1 Communications par satellite

Les communications par satellite sont utilisées pendant toutes les phases du cycle de gestion des catastrophes : Atténuation – Préparation – Intervention – Rétablissement. Néanmoins, les activités sont principalement menées en réponse aux catastrophes et dans le cadre des efforts de rétablissement ultérieurs. Les satellites sont essentiels pour assurer ou rétablir les communications à la suite de catastrophes lorsque les réseaux terrestres (fixes ou sans fil) ont été touchés, détruits ou surchargés. Les communications par satellite permettent l'accès à des renseignements vitaux, ainsi que la coordination entre les agences gouvernementales, les services gouvernementaux civils et de défense, les organisations humanitaires et d'autres entités participant aux opérations de sauvetage et de rétablissement. Les communications par satellite sont également essentielles aux autres secteurs de services requis, notamment les hôpitaux, les médias et les réseaux organisationnels (p. ex. : GAB, supermarchés, stations-service) dont les services ont été perturbés. Les opérateurs de services cellulaires terrestres utilisent également des satellites pour fournir un soutien de liaison terrestre pour la restauration des services de téléphonie cellulaire et de messagerie texte^{Note de bas de page 6}.

Les organismes gouvernementaux et les organisations intergouvernementales contribuent au déploiement de technologies et de services de communication par satellite pour la gestion des catastrophes à l'échelle nationale, régionale ou internationale, en collaboration avec le secteur privé. Voici quelques exemples d'utilisation :

• L'Emergency Telecommunications Cluster (module des télécommunications d'urgence, ETC), dirigé par le Programme alimentaire mondial (PAM), est un réseau mondial d'organisations humanitaires, privées et gouvernementales qui collaborent pour fournir des services de communication communs en cas de catastrophe^{Note de bas de page 7}. Il fournit des services de communication dans les 48 heures suivant l'activation. Grâce à sa stratégie ETC2020, il est en train de passer du statut de fournisseur de services à celui de courtier et de facilitateur de technologies d'intervention en cas d'urgence^{Note de bas de page 8}.
• En 2011, le gouvernement du Luxembourg a lancé son programme Emergency.lu en partenariat public-privé avec SES, HITECH Luxembourg et Luxembourg Air Ambulance. Le programme fournit la capacité satellitaire, les terminaux et la logistique nécessaires à un déploiement rapide en cas de catastrophe^{Note de bas de page 9}.
• Aux États-Unis, la Federal Emergency Management Agency (FEMA) s'est associée à des exploitants de satellites comme Intelsat, Hughes et Viasat en vue de fournir des services de communication par satellite à l'appui des opérations de sauvetage et de rétablissement.

Le secteur privé coordonne également ses services pour fournir un soutien à la suite de catastrophes. En 2015, les opérateurs de satellites Eutelsat, Hispasat, Inmarsat, Intelsat, SES, Thuraya et Yahsat ont signé la Crisis Connectivity Charter, gérée sous l'égide de l'EMEA Satellite Operators Association (ESOA), du Global VSAT Forum (GVF) et en coordination avec l'ONU et l'ETC. La Charte vise à établir un mécanisme piloté par l'industrie qui peut être déclenché par l'ETC pour fournir une mise en œuvre cohérente, prévisible et évolutive d'une intervention de bout en bout basée sur les communications par satellite en temps de crise^{Note de bas de page 10}.

Les services de communication par satellite utilisés dans la gestion des catastrophes comprennent les téléphones par satellite et les terminaux portables, ainsi que les microstations terriennes (VSAT) transportables et fixes. Toutes ces solutions sont utilisées afin de fournir des liens essentiels pour les communications de sécurité et de sûreté, la transmission de signaux vocaux et les connexions Internet. La téléphonie par satellite est notamment essentielle dans les 72 heures qui suivent une catastrophe ou une situation d'urgence afin d'établir des communications vocales lorsque les réseaux fixes et les stations de base ont été touchés. Dans ce contexte, les entreprises de services mobiles par satellite, comme Iridium, Inmarsat et Globalstar, fournissent un service crucial aux premiers intervenants. Les terminaux du réseau mondial à large bande (BGAN) et les terminaux VSAT sont utilisés pour fournir une connectivité allant jusqu'à plusieurs Mo/s pour des applications telles que la voix, les données, la vidéo et les interventions d'urgence par Internet^{Note de bas de page 11}.

Il existe de nombreux exemples d'utilisation dans lesquels les services de communications par satellite ont joué un rôle essentiel dans la gestion des catastrophes. Par exemple, en 2017, les ouragans Irma et Maria ont gravement endommagé l'infrastructure des télécommunications, ce qui a fortement perturbé les services vocaux et Internet à Porto Rico et dans d'autres îles des Caraïbes. Plus de 5 000 téléphones Iridium ont été utilisés à Porto Rico seulement^{Note de bas de page 12}. Hughes a installé environ 50 sites à Porto Rico pour la FEMA et a transmis environ 30 000 appels^{Note de bas de page 13}. Kymeta (avec ses partenaires Intelsat et Liberty Puerto Rico) a fourni des communications à 33 collectivités à travers le pays^{Note de bas de page 14}. Emergency.lu a également déployé trois terminaux portables utilisant la capacité satellitaire de SES pour rétablir la communication avec les intervenants humanitaires en Dominique et à Saint Martin^{Note de bas de page 15}. L'ouragan Matthew de 2016 en Haïti a entraîné une intervention semblable^{Note de bas de page 16}, tout comme le séisme et le tsunami de 2011 sur la côte Pacifique du Japon qui ont endommagé environ 1,9 million de lignes fixes de communication et 29 000 stations de base au Japon. L'ETC est activé en Syrie depuis 2013 pour fournir aux organisations humanitaires des services de connectivité vocale et Internet sécurisés et communs^{Note de bas de page 17}.

De plus, COSPAS-SARSAT représente le programme international qui fournit le système de repérage de signaux de détresse pour la recherche et le sauvetage assisté par satellite (SARSAT) et qui coordonne les organismes de recherche et de sauvetage. Le système est utilisé par les autorités de recherche et de sauvetage pour venir en aide aux personnes en détresse. Depuis sa création en 1982, COSPAS-SARSAT a permis de sauver plus de 32 000 vies dans le monde entier. Le système SARSAT utilise des satellites évoluant en orbites géostationnaires et en orbites basses. COSPAS-SARSAT complète son programme avec des satellites MEO, qui consistent en des répéteurs pour la recherche et le sauvetage hébergés sur les systèmes GPS, GLONASS et Galileo. Le système, appelé MEOSAR (composante terrestre du système de satellites en orbite moyenne pour la recherche et le sauvetage), permettra de détecter les signaux de balises en 10 minutes avec plus de précision (5 km), comparativement au système actuel qui pourrait prendre jusqu'à plus d'une heure^{Note de bas de page 18}.

3.1.1.2 Imagerie (observation de la Terre)

L'imagerie d'OT est de nouveau utilisée à toutes les étapes du cycle des catastrophes. D'après une étude de la revue « Science », l'utilisation de l'imagerie à l'appui de la gestion des catastrophes est passée de sept cas en 2000 à 123 cas en 2014^{Note de bas de page 19}. L'augmentation de l'utilisation est en outre soutenue par les activations de la Charte internationale, avec 11 cas en 2001 contre 44 en 2017.

Les principales exigences en matière de données comprennent la livraison en temps voulu (en principe à partir de sources satellitaires multiples), en particulier lors d'une intervention en cas de catastrophe. Les crises humanitaires prolongées exigent un suivi constant sur une longue période. Les ministères du gouvernement civil et de la défense, y compris les ministères de la protection civile, sont les principaux utilisateurs des données d'OT pour la gestion des catastrophes. Des organisations intergouvernementales telles que le Programme alimentaire mondial (PAM), la Banque mondiale, les banques de développement régionales et l'UNESCO contribuent également aux efforts de secours en cas de catastrophe et de secours humanitaire. Parallèlement, le Programme des Nations Unies pour l'exploitation de l'information d'origine spatiale aux fins de la gestion des catastrophes sert de passerelle entre les premiers intervenants et les communautés spatiales. Bien souvent, les organisations non gouvernementales (ONG) (Médecins sans frontières, etc.) sont aussi les premiers intervenants et nécessitent l'utilisation de données géospatiales.

La Charte internationale « Espace et catastrophes majeures » coordonne les efforts de secours en utilisant les données d'OT. La Charte vise à offrir un système unifié d'acquisition et de livraison des données satellites dans les cas de catastrophes d'origine naturelle ou humaine par l'intermédiaire d'utilisateurs autorisés. Les pays membres de la Charte internationale fournissent des images extraites de ressources nationales en vue de fournir un soutien en cas de catastrophe, notamment COSMO-Skymed (Italie), la série KOMPSAT (Corée du Sud), la série SPOT/Pleaides (France) et la série RADARSAT du Canada. Les États-Unis fournissent également des solutions de la série Landsat et de l'imagerie haute résolution dans le cadre d'un accord avec DigitalGlobe.

Jusqu'à présent, la plupart des activités se déroulent au cours des deux dernières étapes : lors de l'intervention en cas de catastrophe et dans le cadre des efforts de rétablissement ultérieurs. C'est le cas pour toutes les activités de gestion des catastrophes, et pas seulement pour l'utilisation des moyens spatiaux. La plupart des ressources vont également dans ces éléments. Le principal problème étant la nature imprévisible d'une catastrophe et la nécessité d'y répondre. Toutefois, pour certains types de catastrophes, des travaux supplémentaires sont en cours dans la zone d'atténuation où l'OT joue un rôle plus important. Par exemple :

• En cartographiant les plaines inondables, les pratiques d'utilisation des terres, l'urbanisation, etc. afin de fournir des indicateurs de risque d'inondation et de distribution des précipitations, ainsi que la collaboration du Royaume-Uni et de l'Australie sur le « système de prévision d'ensemble à court terme » (Short-term Ensemble Prediction System, STEPS) en vue de mieux surveiller les précipitations et de mettre en évidence les zones susceptibles de subir des inondations^{Note de bas de page 20}. En outre, au sein des services de gestion des situations d'urgence de Copernicus se trouve le système européen de surveillance des inondations (European Flood Awareness System, EFAS), établi principalement à partir de données météorologiques combinées à des radars à synthèse d'ouverture (SAR)^{Note de bas de page 21}.
• En surveillant les zones boisées pour distinguer la végétation saine de la végétation compromise (carburant) et en utilisant les données météorologiques pour établir des modèles de précipitations ou d'irradiance solaire à l'appui de l'atténuation des feux de forêt. Le gouvernement australien, par l'intermédiaire du Bureau of Meteorology (BoM), utilise une combinaison de données du spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) et de données du radiomètre perfectionné à très haute résolution (AVHRR) pour surveiller les zones exposées aux incendies^{Note de bas de page 22}. Auparavant, l'AVHRR était également utilisé pour mettre en place l'Atlas mondial des incendies de l'Agence spatiale européenne, qui surveille les activités à l'échelle mondiale.
• Enfin, en surveillant la topographie, l'altitude, l'utilisation et la déformation des terres au fil du temps pour fournir des données permettant de mettre en évidence les zones sujettes aux glissements de terrain. Des études pilotes sont en cours, notamment par l'intermédiaire des services de cartographie d'urgence Copernicus, qui utilisent des données interférométriques SAR permettant de surveiller les déplacements de terrain, en combinaison avec d'autres données de surface et météorologiques.

À la suite d'une catastrophe, ou lorsque la catastrophe se produit à l'intérieur et autour des zones urbaines, l'accent est mis sur des ensembles de données à haute résolution, tant optiques que SAR, afin de guider l'effort de secours avec autant de précision que possible. De plus, les données SAR jouent un plus grand rôle lorsqu'il s'agit de catastrophes associées à une grande couverture nuageuse, comme les inondations. L'émergence de solutions à moindre coût établies d'après l'approche de constellation est également intéressante – la collecte de données à plus haute fréquence pourrait appuyer les services liés à l'analyse de la détection des changements. Le fait de pouvoir capturer des images « avant et après » plus proches du temps réel permettra également de mieux appuyer les efforts de secours, ainsi que les réclamations d'assurance qui suivront.

3.1.1.3 Navigation par satellite

Les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) jouent un rôle essentiel dans la gestion des catastrophes en permettant de localiser avec précision et en temps voulu les repères terrestres, les bâtiments, les ressources des services d'urgence, les camps, etc. Combiné à l'imagerie d'OT et à d'autres renseignements du SIG, il permet de cartographier les zones sinistrées pour les opérations de sauvetage et de surveiller les opérations de rétablissement à long terme. Le GNSS aide également les météorologues et les scientifiques à caractériser et à prévoir les tremblements de terre, les tempêtes et les inondations. Le GPS, par exemple, est capable de mesurer les mouvements des plaques tectoniques avec une précision supérieure à 1 mm par an lorsqu'il est combiné à des capteurs au sol.^{Note de bas de page 23}

3.1.2.1 Gestion efficace des inondations

Au cours d'une intervention en cas de catastrophe, le Centre canadien de cartographie et d'observation de la Terre [CCCOT] recueille des données desquelles de l'information est extraite puis envoyée à SPC. SPC coordonne ensuite toutes les opérations sur le terrain afin de ne pas créer de confusion dans la chaîne de commandement. Il peut fournir des images directement aux gouvernements provinciaux qui ont la capacité d'analyser les images; s'ils ne disposent pas de cette capacité, cette étape peut être entreprise par les Services de géomatique d'urgence de Ressources naturelles Canada (RNCan) afin de fournir un soutien.

La majorité des services d'imagerie utilisés (> 95 %) sert à la surveillance des inondations et à l'analyse des embâcles. Cela reflète les aspects pratiques des catastrophes auxquelles l'imagerie satellitaire répond le mieux, ainsi que les besoins des Canadiens – les inondations et les feux de forêt étant les types de catastrophes naturelles les plus fréquents. L'information tirée de l'imagerie satellitaire – principalement des données SAR de RADARSAT-2 et de Sentinel-1 – a par exemple été utilisée pour surveiller et appuyer les efforts de secours lors des inondations du Québec en 2017. Cette information a été transmise au MDN pour appuyer la logistique, lorsque du personnel était nécessaire sur le terrain, par exemple, comme dans les zones présentant un risque d'inondation où il fallait mettre des sacs de sable. Cela a eu pour effet d'accroître l'efficacité du soutien logistique et de prévenir d'autres dommages aux biens qui auraient entraîné une augmentation des réclamations d'assurance et des répercussions sur les propriétaires. L'imagerie satellitaire a également permis d'obtenir une vue d'ensemble de l'évaluation, en notant toutefois que les zones inondées n'avaient pas encore été détectées par les autorités.

L'utilisation de l'« Observateur de RNCAN » est^{Note de bas de page 24} également entrée en vigueur, en particulier dans les zones urbaines inondées qui nécessitent la validation d'images; les zones couvertes d'eau peuvent être confondues avec des zones concrètes. Les renseignements participatifs provenant de l'application ont permis au public de télécharger des photos des zones inondées, qui ont ensuite été utilisées pour valider les images. Par exemple, cette démarche a été mise en œuvre en délimitant mieux les zones inondables dans la région de Pierrefonds, à Montréal, ce qui a permis d'améliorer l'information fournie par le CCCOT à SPC et de mieux soutenir la logistique au sol. En soi, cela représente une tendance intéressante. Les renseignements participatifs remplacent les mesures in situ statiques sur lesquelles on se fiait précédemment, comme celles des stations météorologiques, par des données in situ de masse. C'est donc dire que l'on met à profit la population pour recueillir des données en temps réel.

3.1.2.2 Tirer parti de la Charte internationale « Espace et catastrophes majeures »

La Charte internationale « Espace et catastrophes majeures » [la Charte] vise à coordonner l'attribution de tâches ainsi que l'acquisition et la diffusion des données en cas de catastrophe. Il est arrivé que SPC demande l'activation de la Charte pour demander du soutien. L'imagerie satellitaire est ensuite fournie par les partenaires de la Charte et coordonnée par un organisme central. En principe, l'un des membres de la Charte joue le rôle de gestionnaire de projet ou, lorsque la catastrophe se produit dans l'un des pays membres de la Charte, il est probable que l'agence spatiale du pays assume le rôle de coordination. Par conséquent, dans le cas d'activations canadiennes, l'ASC se charge de coordonner l'intervention.

Le Canada, par l'intermédiaire de l'ASC, a été l'un des premiers pays à adhérer à la Charte, en 2002. Depuis l'entrée en vigueur de la Charte, SPC l'a activée 13 fois, principalement en cas d'inondation. Dans ce genre de cas, les données SAR servent à cartographier l'étendue des inondations. Dans l'exemple ci-dessus concernant l'inondation au Québec, des ensembles de données provenant de membres de la Charte ont été utilisés après son activation par SPC. Parmi les autres événements concernant lesquels les partenaires de la Charte ont un soutien figurent plusieurs cas de feux de forêt, dont les principales applications sont le suivi de la situation et l'appui logistique sur le terrain, ainsi que l'accident ferroviaire du Lac-Mégantic, dont les images ont servi à évaluer les dommages sur le terrain. Toutes les activations de la Charte sont représentées sur le diagramme ci-dessous.

Activations canadiennes de la Charte internationale « Espace et catastrophes majeures »

3.1.2.3 Soutenir les efforts de secours internationaux

En ce qui concerne les catastrophes naturelles et leurs répercussions sur la vie humaine, le Canada est relativement chanceux. L'activation de la Charte, par exemple, permet de surveiller les répercussions des tremblements de terre, des éruptions volcaniques et des tsunamis. Toutefois, en tant que membre de la Charte et grâce à d'autres mesures de maintien de la paix et de secours humanitaire, le Canada appuie les efforts mondiaux de secours en cas de catastrophe en fournissant des images satellites.

En date de juin 2018, la Charte a été activée 576 fois depuis sa création. Dans le cadre de ces activations, les données de RADARSAT-1 et 2 ont appuyé environ les deux tiers des efforts d'intervention en cas de catastrophe, contribuant ainsi à atténuer les effets des catastrophes^{Note de bas de page 25}. La participation du Canada à l'application de la Charte comporte plusieurs avantages :

• Exportation de l'expertise canadienne : mise en place de procédures opérationnelles et de normes en matière de gestion des données et de production de rapports.
• Couverture des catastrophes au Canada : intervention en cas de catastrophe au Canada, comme nous l'avons mentionné ci-dessus.
• Exploitation des données et des archives de RADARSAT : à ce jour, environ 1 700 images RADARSAT-1 et 2 ont été livrées à la Charte après leur activation. La Charte a permis d'accroître la visibilité du programme RADARSAT à l'échelle mondiale quant à ses capacités et aux capacités canadiennes en matière de technologie SAR.
• Développement et promotion de l'utilisation de RADARSAT : création de nouveaux domaines d'application, tels que la cartographie radargrammétrique, la mesure des profondeurs des colonnes d'eau, et techniques de fusion de données, etc., lesquels domaines peuvent être mis en valeur.
• Accroîssement de la visibilité du programme RADARSAT : communiqués de presse à la suite de catastrophes et démonstration de l'utilisation des données satellites. Par exemple, l'utilisation de l'imagerie RADARSAT-2 démontrant l'étendue des coulées de lave lors du récent événement volcanique du Kilauea (produits fournis par MDA pour l'USGS).

Les statistiques montrent que la majorité des images radar (y compris les images RADARSAT) fournies à la Charte servent à appuyer la gestion des inondations (66 % de toutes les données SAR fournies en 2016); les inondations représentent environ la moitié des activations de la Charte. De plus, 26 % de l'utilisation des données SAR sont liés à des événements océaniques ou éoliens, les autres types de catastrophes (incendies, éruptions volcaniques, tremblements de terre) étant plus limités^{Note de bas de page 26}. Cela reflète les avantages qui découlent de l'exploitation des systèmes SAR, qui ne sont pas affectés par la couverture nuageuse et les conditions météorologiques; l'imagerie optique, en comparaison, est mieux adaptée à la surveillance des répercussions sur les paysages urbains.

Le Canada participe aussi à des opérations de secours plus vastes à l'échelle mondiale qui n'entrent pas dans le cadre de la Charte. Dans les cas ci-dessous, le CCCOT fournit des renseignements au MDN pour appuyer les opérations sur le terrain :

• En Afghanistan, le CCCOT surveille la fonte des neiges dans les régions montagneuses à l'aide des données RADARSAT-2 et MODIS. La fonte des neiges pourrait provoquer des inondations soudaines pouvant avoir des répercussions sur les camps de réfugiés dans la région. Des travaux ont également été effectués pour surveiller la quantité potentielle de neige en mesurant l'épaisseur de la neige à l'aide du capteur GRACE de cartographie gravimétrique.
• En réponse au tremblement de terre en Haïti, le CCCOT a fourni à l'Équipe d'intervention en cas de catastrophes du MDN de l'information sur les sources d'approvisionnement en eau et les aérodromes endommagés, en plus d'appuyer la logistique sur le terrain grâce aux données RADARSAT-2 et aux images obtenues dans le cadre de l'activation de la Charte.

3.1.2.4 Éliminer l'aspect « recherche » des activités de recherche et sauvetage

Le principal avantage de l'utilisation des systèmes satellitaires pour la recherche et le sauvetage est de réduire le temps de recherche. Cela présente des avantages évidents pour les personnes ayant besoin d'aide et permet de réaliser des économies en réduisant les ressources utilisées au cours d'une longue période de recherche. En utilisant le système de satellites COSPAS-SARSAT, les personnes peuvent activer leurs balises personnelles en cas de détresse. La quantité de balises de détresse en circulation au sein de la population canadienne a considérablement augmenté, passant de moins de 10 000 en 2006 à plus de 50 000 en 2017 (en outre, le gouvernement compte plus de 3 000 balises militaires). On compte parmi les utilisateurs des travailleurs des régions inhospitalières ou éloignées du pays, ainsi que de nombreux aventuriers qui pratiquent des activités de plein air, par exemple lors de randonnées pédestres dans des régions éloignées.

D'autres sociétés commerciales exploitent des balises de détresse semblables. Le dispositif commercial de localisation personnelle SPOT offre un service semblable qui utilise le réseau satellite Globalstar. Lorsque le signal est activé, le service SPOT communique avec l'administration pertinente (il passera donc, une fois encore, par SPC). Le système prétend avoir contribué à sauver la vie d'environ 6 000 personnes à l'échelle de la planète^{Note de bas de page 27}.

3.1.3.1 Solutions satellitaires

Dans l'éventualité d'une catastrophe, il est primordial que l'information pertinente soit fournie en temps opportun. Ainsi, qu'il s'agisse d'imagerie ou de communication, il est essentiel d'avoir les bons canaux pour recevoir des données avec une faible latence. Le CCCOT note qu'au cours d'un sinistre, il est possible de recevoir les données 15 minutes après leur acquisition, et de livrer le produit à un appareil portatif dans un délai total de 30 minutes après leur acquisition. Cette information en temps quasi réel donne aux premiers intervenants le temps nécessaire pour réagir à une situation en pleine évolution.

Pour la cartographie des inondations, le CCCOT utilise les données de RADARSAT-2, Sentinel-1 et Sentinel-2. Les données Sentinel-1 sont reçues directement par l'intermédiaire de sa propre antenne exclusive. Pour les inondations, l'accent est mis principalement sur les solutions SAR – la raison principale étant que les inondations sont associées à la couverture nuageuse, ce qui limite les possibilités d'opter pour des solutions optiques. D'autres données sont fournies sur une base volontaire, souvent avec la médiation de l'ASC : Les données ALOS (JAXA) et de la série Resurs (ROSCOSMOS) ont été envoyées à l'appui de la gestion des inondations au Québec en 2017; et les données des séries KOMPSAT (Corée) et Airbus (par l'intermédiaire du centre DLR) ont été envoyées à l'appui de la surveillance des feux de forêt de Fort McMurray. Il est à noter que les échanges bilatéraux de données en cas de catastrophe peuvent fonctionner mieux que la Charte, car les données peuvent être reçues plus rapidement. Dans l'ensemble, on s'attend à une croissance de l'utilisation de l'imagerie pour appuyer la gestion des catastrophes à l'échelle provinciale. SPC note que les sept provinces à qui elle a fourni des solutions ont pleinement réalisé les avantages découlant de l'appui à la gestion des urgences et à la préparation adéquate au prochain événement.

Pour les opérations de recherche et de sauvetage, COSPAS-SARSAT est composé de cinq satellites évoluant en orbite LEO et de cinq satellites en orbite GEO (avec une disponibilité supplémentaire si nécessaire). Les charges utiles du système se trouvent à bord des satellites météorologiques NOAA et EUMETSAT installés en orbite basse terrestre (LEO) et en orbite terrestre géosynchrone (GEO). Une avancée relativement récente a été le passage à une fréquence de 406 MHz qui permet de communiquer avec la personne ayant activé la balise de détresse. Cela ajoute un élément de sécurité supplémentaire et permet également d'annuler les activations accidentelles : les fausses alertes prennent encore du temps et des ressources. À l'avenir, le système intégrera des satellites fonctionnant en orbite moyenne (MEO), avec des charges utiles qui seront transportées par les satellites de navigation futurs des constellations Galileo et Glonass.

3.1.3.2 Solutions de rechange

Selon le type de catastrophe, les options de rechange à l'imagerie satellitaire peuvent offrir une meilleure solution. Par exemple, la gestion des feux de forêt à l'aide de l'imagerie satellitaire ne présente qu'une valeur limitée. Il est possible d'évaluer le risque d'incendie, comme la détection des « points chauds », c'est-à-dire les zones qui s'assèchent et qui sont sujettes à la propagation du feu en raison de la direction du vent (des systèmes tels que AVHRR et MODIS sont utilisés). La gestion de la situation d'incendie elle-même est un défi en raison de plusieurs facteurs. Premièrement, les données optiques sont mieux adaptées à la gestion des feux de forêt, mais elles sont affectées par la fumée produite par les feux; et deuxièmement, la capacité de traiter et de recevoir des données en temps réel est limitée. Un incendie peut changer de direction rapidement; une image satellite peut donc être demandée et être reçue, mais à ce moment-là, la zone peut être déjà brûlée ou le feu peut avoir changé de direction. Cela signifie qu'il peut être difficile de charger le satellite de recueillir les données souhaitées.

Le CCCOT a noté qu'en dépit de la bonne volonté des fournisseurs de données à l'échelle mondiale, la plupart des données optiques fournies pendant l'incendie de Fort McMurray n'ont pu être utilisées. Quant aux feux de forêt, la latence était également un problème dans le cas de l'activation de la Charte. On constate encore des retards dans la réception des données à l'appui des efforts déployés. La réception des images peut prendre de 24 heures à quatre jours. Dans le cas des incendies de Fort McMurray, cela signifie que les données n'ont qu'une utilité pratique limitée puisque les zones touchées par les feux de forêt évoluent rapidement. Les données radar ont également une valeur plus limitée étant donné les paramètres des renseignements qui peuvent être recueillis grâce à ces systèmes.

L'Alberta Emergency Management Agency note que les meilleures données à l'appui de Fort McMurray proviennent de l'imagerie rapide de DigitalGlobe, car les données sont mises à jour au moment de leur collecte. Autrement, le seul véritable système pratique de collecte de données aujourd'hui est celui des avions dotés de capacités d'imagerie complètes qui peuvent transmettre les données en temps réel par liaison descendante. Les aéronefs à voilure fixe peuvent également voler sous le plafond nuageux. Les drones, bien qu'utiles, nécessitent des permis de vol dont le traitement peut être long.

Les avions et les drones sont cependant moins pratiques pour surveiller les inondations. Il s'agit d'un facteur de la couverture requise sur le terrain. Ces solutions deviennent moins rentables, alors que le satellite peut assurer une surveillance régulière à grande échelle.

3.1.3.3 Obstacles potentiels à la croissance future

Les budgets sont un enjeu clé. Les images utilisées sont soit exclusives au Canada (série RADARSAT), gratuites (série Sentinel) ou fournies sur une base volontaire – comme c'est souvent le cas des fournisseurs gouvernementaux et commerciaux lors d'une catastrophe. SPC indique qu'elle achète, à l'occasion, des images commerciales au moyen d'« offres à commandes principales et nationales pour l'imagerie satellitaire commerciale » et qu'elle les diffuse au moyen du « catalogue du Cadre national d'observation des perturbations » de RNCan si les budgets des projets le permettent. SPC n'a pas commandé d'images optiques commerciales à très haute résolution en 2017, mais en 2018 elle a acheté, jusqu'à maintenant, quatre images pour des problèmes liés à la sécurité frontalière.

Des tâches conflictuelles peuvent également découler de l'utilisation de RADARSAT-2 si d'autres utilisateurs finaux ont demandé les mêmes images. On ne s'attend pas à ce que la question relative à la commande de données soit résolue avec l'augmentation de la capacité apportée par la MCR, car il est possible que la politique relative à l'échange de données connaisse des difficultés. Selon nos prévisions, les demandes du MDN et du CIS pourraient entraîner des problèmes d'accès aux données pour d'autres ministères fédéraux. La dotation en personnel peut également être un facteur. L'utilisation de l'imagerie RADARSAT-2 est devenue essentielle pour les partenaires provinciaux de SPC; du temps est donc consacré à la commande d'images et cela devient un fardeau. SPC n'a pas de personnel spécialisé pour recevoir les demandes d'imagerie des partenaires provinciaux ou pour communiquer avec le bureau des commandes de l'ASC en ce qui concerne les livraisons et les conflits de commandes.

L'infrastructure de soutien peut également poser problème. L'architecture informatique actuelle n'est pas jugée adéquate pour appuyer de grandes quantités de données. La MCR augmentera également considérablement le volume de données. Dans l'idéal, un ordinateur centralisé à haut rendement pourrait remplir les fonctions de stockage et de diffusion des données. L'incendie de Fort McMurray a également confirmé le problème que pose l'infrastructure de soutien. L'Alberta Emergency Management Agency et la Direction provinciale de lutte contre les feux de forêt ont été inondées de données sans disposer des ressources nécessaires pour évaluer toutes les images fournies par la Charte et les analyser. Elles ont reçu 1,7 pétaoctet de données, mais à différents niveaux de traitement. Dans l'idéal, les données devaient être toutes prêtes à être intégrées au SIG à la livraison et scannées pour déterminer la couverture nuageuse^{Note de bas de page 28}.

L'ASC fait remarquer que le Canada n'offre pas, à l'heure actuelle, de services à valeur ajoutée dans le cadre de la Charte, comme le font d'autres pays (soit par l'intermédiaire de l'agence spatiale, soit en sous-traitance à un fournisseur tiers de services d'analyse à délai d'exécution rapide). Il est reconnu que les services fournis au gouvernement de l'Alberta leur auraient été plus utiles que la simple fourniture de données. C'est une question qui est actuellement à l'étude. L'ASC cherche des moyens de développer des services de soutien par le biais de l'initiative des services de cartographie d'urgence Copernicus et du programme de cartographie d'urgence de RNCan. La Charte soutient également le développement d'une plateforme de traitement qui offrira un balayage centralisé de toutes les données afin d'appuyer la validation de la convivialité des données.

Agriculture

3.2.1.1 Communications par satellite

Bien que les communications par satellite soient utilisées pour faciliter l'acheminement de l'information générée par les ressources agricoles in situ, ce domaine d'utilisation est considéré comme périphérique, et les questions de communications plus générales pour la communauté agricole sont abordées, en partie, dans la prochaine section sur les collectivités rurales et éloignées.

3.2.1.2 Imagerie (observation de la Terre)

L'utilisation de l'imagerie satellitaire, la source des données utilisées, les personnes qui l'utilisent et le but de cette utilisation sont souvent une question d'échelle. À l'échelle mondiale, il est nécessaire de surveiller la sécurité alimentaire; à l'échelle nationale, l'objectif est plutôt de surveiller l'utilisation des terres, tandis qu'à l'échelle industrielle, il s'agit de surveiller les zones agricoles individuelles pour mieux soutenir la productivité et évaluer la santé des cultures :

• Selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture [FAO], la production alimentaire doit augmenter de 70 % d'ici 2050 afin de gérer l'augmentation prévue de la population mondiale^{Note de bas de page 32}. Sur la scène mondiale, des initiatives telles que le « Earth Observations for Food Security and Agriculture Consortium » (EOFSAC) de la NASA utilisent une série de données de missions de surveillance de l'environnement de la NASA. L'imagerie provenant de satellites comme Terra et Aqua permet d'obtenir des images multispectrales avec une couverture étendue et à faible résolution, avec l'appui d'autres missions ciblées (comme le SMAP, Soil Moisture Active Passive) et d'ensembles de données météorologiques^{Note de bas de page 33}.
• À l'échelle nationale, les pays rendent compte (le plus souvent) de manière saisonnière de l'utilisation des terres à des fins agricoles afin de suivre tout changement important et de fournir, de soutenir et de contrôler les subventions agricoles. Parmi les solutions satellitaires couramment utilisées, citons les données Landsat (car elles sont disponibles gratuitement) ainsi que certaines solutions commerciales telles que la série SPOT et la constellation Rapideye. Par exemple, Landsat est utilisé afin d'estimer la production agricole et de fournir des statistiques agricoles, entre autres, pour les rapports fournis au Département de l'agriculture des États-Unis^{Note de bas de page 34}. Au Royaume-Uni, les rapports sur la PAC de l'U.E. par l'intermédiaire de l'Agence pour les paiements ruraux réduisent considérablement les coûts : l'évaluation d'une ferme par un satellite trois fois moins cher que l'envoi d'un inspecteur sur le terrain (180 dollars au lieu de 490 dollars par ferme)^{Note de bas de page 35}.
• L'agriculture de précision est un domaine en développement pour l'OT par satellite et s'impose de plus en plus comme une application à partir de solutions aériennes, telles que les drones. Le soutien aux applications agricoles est le premier marché pour les données d'imagerie et les services effectués avec des drones; Euroconsult estime la valeur du marché à environ 500 millions de dollars en 2016, avec la possibilité de passer à 4,5 milliards de dollars en 2025^{Note de bas de page 36}. En revanche, le marché de l'imagerie satellitaire pour l'agriculture de précision n'est estimé actuellement qu'à 30 ou 40 millions de dollars (le marché total des données et des services agricoles est estimé entre 500 et 550 millions de dollars en 2016)^{Note de bas de page 37}. Il existe actuellement peu d'offres de services satellitaires spécialisés, comme le service « Farmstar » proposé par Airbus.

L'émergence de nouvelles constellations peu coûteuses, capables de fournir des données multispectrales à haute résolution (au moins 1 m), avec une capacité de réobservation très fréquente et à moindre coût, est un facteur clé dans l'utilisation future de l'imagerie par satellite. On ne s'attend pas à ce que les satellites engloutissent l'ensemble du marché de l'imagerie réalisée à l'aide de drones – les drones pourront toujours offrir des résolutions au sol encore plus élevées ainsi qu'une imagerie hyperspectrale à haute résolution, mais les données peuvent être utilisées de façon complémentaire : le satellite a l'avantage d'offrir une imagerie à couverture étendue et permet des réobservations fréquentes, alors que les coûts d'exploitation peuvent être élevés pour la collecte continue de données par l'intermédiaire de drones et sur une zone plus étroite.

3.2.1.3 Navigation par satellite

Les systèmes de navigation par satellite, telles les constellations du GNSS ou GPS en orbite moyenne sont au cœur de l'essor des technologies agricoles de précision. Cette navigation permet aux utilisateurs de fusionner la collecte de données en temps réel avec des renseignements de positionnement précis afin d'obtenir une analyse géospatiale précise et efficace. L'Amérique du Nord est la région qui mène la transition vers l'agriculture de précision. Les utilisateurs finaux de la région ont acheté 400 000 appareils GPS intégrés pour les activités agricoles en 2017, les prévisions du marché atteignant 1,3 million d'unités d'ici 2025^{Note de bas de page 38}.

Historiquement, les contraintes principalement attribuables au manque de moyens techniques et financiers empêchaient les agriculteurs d'appliquer des stratégies spécifiques en matière de traitement des sols et des plantes, de rendement des cultures et d'application de produits chimiques afin de maximiser leur production. Dans la plupart des cas, une approche de production uniforme a été adoptée pour les opérations terrestres. Le développement de nouveaux systèmes GPS ou GNSS intégrés pour les activités agricoles a mis en lumière les avantages de la microgestion des champs (agriculture de précision). Du coup, le prix de l'équipement et des services est devenu plus précis, abordable et pratique pour les travailleurs^{Note de bas de page 39}. De nombreux avantages peuvent être déterminés en intégrant l'utilisation de la navigation par satellite dans les activités agricoles, tels que la réduction de la consommation de carburant, la réduction des émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, ainsi que le gain de temps des agriculteurs, l'utilisation réduite d'engrais et l'amélioration de la santé des champs et des cultures. Les principaux domaines d'application sont le guidage et la direction automatique des tracteurs, les technologies à taux variable, la surveillance de l'état du sol et le suivi du bétail, ainsi que le soutien du marché émergent des UAV pour l'agriculture.

• Le guidage et la commande automatique de la direction de la machinerie agricole au moyen d'appareils GPS représentent l'application la plus utilisée dans l'agriculture de précision – ce qui correspond à 66 % (ou 250 000 unités) de la demande totale en équipement GPS/GNSS en 2016^{Note de bas de page 40}. Des entreprises comme Trimble mettent aujourd'hui en place une gamme complète de systèmes de direction automatisés qui s'étendent du pilote automatique à l'équipement de direction assistée. Ces systèmes donnent lieu à une réduction des erreurs et des chevauchements qui surviennent en orientant manuellement les tracteurs, ce qui permet de réaliser des économies de carburant et de temps, ainsi qu'une réduction des coûts de fonctionnement^{Note de bas de page 41}.
• Les technologies qui combinent l'utilisation de capteurs au sol et de données GPS, permettant aux utilisateurs d'ajuster l'épandage de produits chimiques dans un champ en fonction des besoins des cultures, sont de plus en plus utilisées; 67 000 unités ont été achetées en 2016. Par exemple, des capteurs déployés sur le terrain permettent de mesurer la réflectance des cultures, ce qui permet d'évaluer les besoins en engrais ou autres produits par l'intermédiaire d'algorithmes agronomiques spécifiques et de coupler les renseignements avec les systèmes GPS pour un traitement efficace^{Note de bas de page 42}. D'autres utilisations pratiques de la navigation par satellite couplée à des capteurs au sol peuvent viser l'identification des niveaux de salinité.
• Des applications GPS permettent d'effectuer le suivi du bétail. Les méthodes traditionnelles ne permettent pas d'identifier, de localiser ou de compter rapidement et efficacement le nombre d'animaux d'un troupeau. Les animaux sont suivis grâce à des numéros d'identification fixés à l'aide d'étiquettes.
• Les UAV équipés d'un GPS sont considérés comme un secteur naissant, mais en pleine croissance, pour ce qui est de la technologie dotée d'un système GPS à l'appui de l'agriculture de précision. Selon le rapport de 2017 sur le marché du GNSS, les producteurs américains de maïs, de soja et de blé devraient pouvoir économiser jusqu'à 1,45 milliard de dollars par an en introduisant l'utilisation des drones dans leurs activités. La demande mondiale en drones devrait atteindre 70 millions d'unités en 2025, et 80 % de cette demande sera destinée aux fins de l'agriculture de précision^{Note de bas de page 43}.

3.2.2.1 Amélioration de la gestion des terres

L'utilisation de l'imagerie satellitaire permet aux agriculteurs d'élaborer des plans améliorés de gestion des terres pour l'épandage d'éléments nutritifs, notamment la manière et la période d'épandage du fumier, la réduction de l'impact du ruissellement en surface (cartographie hydrologique et des élévations) et la contribution à la planification de la quantité exacte d'engrais à utiliser en fonction de la santé des cultures. Les données satellitaires sont couramment utilisées en combinaison avec d'autres sources, telles que les cartes topographiques et les mesures in situ (telles que la température, la chimie) afin de fournir des renseignements sur le moment et la manière de traiter les cultures.

Les recherches menées au sein du MAAARO ont démontré que la rentabilité de l'utilisation de l'imagerie satellitaire avait un rapport de 1:11-13 en termes de dollars investis par rapport au rendement. Ces faits étaient fondés sur une évaluation de base des coûts et des avantages à l'aide des données recueillies par le Département de l'Agriculture des États-Unis et l'ONU. Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) et données spécifiques recueillies en Ontario sur un certain nombre de variables liées au sol pour calculer les impacts des problèmes du sol en Ontario. Si l'on considère que le budget consacré à l'acquisition de données à l'appui de la gestion des terres agricoles est de 100 000 à 150 000 $ par an, cela représenterait une économie annuelle de 1,1 à 2 millions de dollars par an en Ontario seulement. En extrapolant davantage ces chiffres, on obtiendrait un rapport coûts-avantages total pour le Canada de 14 à 17 millions de dollars par an, soit une économie quinquennale moyenne de plus de 75 millions de dollars pour les agriculteurs canadiens. Cet avantage est considéré comme une valeur minimale moyenne actuelle et devrait augmenter à mesure que d'autres renseignements seront recueillis, y compris auprès des systèmes satellitaires à venir.

D'autres secteurs de retombées sont très variés et ne nécessitent souvent qu'une simple analyse ou la création d'une carte. Par exemple, en étant capable de mesurer la taille des champs ou des exploitations et des cultures aux fins d'assurance. Un processus de cartographie semblable aide l'agriculteur à planifier et à établir le prix des nouvelles clôtures ou à cerner les problèmes liés au drainage. D'autres initiatives environnementales peuvent également faire l'objet d'un suivi; par exemple, une ferme peut obtenir des crédits pour soutenir la plantation (ou l'abandon) de fleurs sauvages pour l'établissement de populations d'abeilles. AAC participe à des initiatives semblables, notamment avec les universités de Calgary et d'Ottawa pour soutenir les populations d'abeilles; l'expérience relative au pollinisateur paysager des prairies évalue l'influence de la proximité d'un certain nombre de caractéristiques du paysage, notamment le type de culture, sur les populations.

3.2.2.2 Permettre l'agriculture de précision grâce à la navigation par satellite

Les données sur le rendement des cultures recueillies à bord des moissonneuses-batteuses, lorsqu'elles sont combinées à la navigation par satellite, permettent de localiser les zones d'un champ qui affichent un rendement inférieur, normal ou supérieur. Ces renseignements alimentent les plans de gestion des terres afin de déterminer les zones où l'irrigation est insuffisante ou excessive ou les zones où l'on utilise trop ou pas assez d'engrais. Des entreprises comme Trimble offrent une planification prescriptive basée sur des données recueillies qui mettent en évidence les rendements élevés, les conditions du sol et les zones problématiques. Un agriculteur reçoit ensuite des instructions sur les zones à ensemencer ou à traiter et sur ce qu'il doit faire dans les zones à faible rendement.

La Direction de la gestion de l'environnement du MAAARO estime qu'un montant de 10 à 25 dollars par acre est économisé en adaptant cette technologie grâce à une meilleure utilisation des semences, des engrais et de l'irrigation, selon le type de culture. L'estimation est difficile à évaluer étant donné la nécessité de valider les impacts des changements liés à l'ensemencement ou aux quantités d'engrais, entre autres, mais elle est basée sur les données d'environ 25 études de cas. Il est à noter que ce résultat est également comparable au travail produit par Haak D.E^{Note de bas de page 45}., dont il est question dans l'introduction du présent rapport et qui fait état d'économies de l'ordre de 8 à 22 dollars (dans cette étude, le soja se situait à l'extrémité inférieure de la fourchette, et le maïs, à l'extrémité supérieure, ce qui est semblable, une fois encore, aux études du MAAARO). Pour réaliser une économie totale, il faut recueillir le nombre estimatif d'exploitations agricoles par acres qui utilisent la technologie. Le MAAARO estime qu'en Ontario, environ 25 % des fermes utilisent des moissonneuses-batteuses dotées d'un GPS pour produire soit une carte de base simple, soit des approches plus prescriptives comme celles fournies par des entreprises comme Trimble. Toutefois, dans les provinces des Prairies, cette proportion devrait être beaucoup plus élevée – Farmers Edge estime que 50 % à 65 % des agriculteurs utilisent une solution agricole de précision. On estime que la taille des exploitations agricoles constitue l'un des facteurs contribuant à cette adhésion. Les impacts de l'agriculture de précision sont accrus par la taille de l'exploitation, les techniques à distance et la collecte systématique de données, qui permettent une collecte plus rapide de l'information que les mesures in situ. Farmers Edge estime que les solutions d'agriculture de précision sont les plus avantageuses lorsque les exploitations agricoles ont 1500 - 2 000 acres et plus. Par conséquent, lorsque les exploitations agricoles sont plus grandes, on s'attend à ce que l'adoption de ces solutions affiche un pourcentage plus élevé. La taille moyenne des fermes en Saskatchewan (environ 1 800 acres), en Alberta et au Manitoba (environ 1 200 acres) est beaucoup plus élevée que dans les autres provinces^{Note de bas de page 46} (environ 250 acres en Ontario).

En utilisant ces données comme pondération, on peut estimer qu'environ 45 000 fermes agricoles au Canada utilisent des solutions d'agriculture de précision (40 % du total), ce qui représente un peu plus de 50 % du total des acres cultivées (environ 50 millions d'acres). Cette participation de 50 % entraîne un avantage d'environ 575 millions de dollars par an grâce aux économies de coûts permises par les meilleures pratiques agricoles.

Si toutes les exploitations agricoles adoptaient de telles pratiques, ce chiffre dépasserait 1 milliard de dollars par an. On s'attendrait à ce que ces économies augmentent au fur et à mesure que les fermes et entreprises agroalimentaires adoptent ces solutions. L'agriculture de précision est considérée comme un marché axé sur l'équipement, les solutions gagnent en précision, mais la rentabilité reste un problème pour convaincre tous les agronomes, en particulier les petites exploitations. Toutefois, si le taux d'adoption est de 75 % pour les régions agricoles dont la superficie moyenne est d'au moins 1 000 acres, avec une augmentation de 10 % dans les autres provinces (un objectif réalisable), alors la pénétration totale représente environ les deux tiers de la superficie cultivée. Si cet objectif peut être atteint d'ici 2027, cela signifierait une économie de plus de 800 millions de dollars par an dans l'ensemble du Canada.

3.2.2.3 Nouvelle solution d'imagerie au service de l'agriculture de précision

L'agriculture de précision est soutenue par d'autres technologies, telles que les mesures in situ, l'imagerie satellitaire ou les drones. Farmers Edge, par exemple, utilise l'imagerie satellitaire (provenant principalement de Planet) ainsi que plus de 4 000 stations météorologiques in situ placées directement sur les fermes pour recueillir des renseignements. L'imagerie satellitaire est utilisée pour recueillir les données sur l'IVDN afin de surveiller la production et la santé des cultures. L'entreprise fait remarquer que la taille des exploitations agricoles constitue encore une fois un facteur d'utilisation – plus la ferme est grande (plus de 2 000 acres), plus il est difficile de recueillir régulièrement des données in situ, et donc plus l'utilisation de la solution satellite est avantageuse. La solution de rechange, à savoir le dépistage en culture, exige que les personnes se rendent dans les champs. Ainsi, l'utilisation de l'imagerie permet des économies en matière d'heures-personne. Farmers Edge note que même si un agronome pouvait desservir environ 75 000 acres par an, ce chiffre est maintenant de 250 000 à 500 000 grâce à l'utilisation de l'imagerie satellite (en fonction de la culture). Grâce aux économies combinées d'heures-personne et à l'amélioration de l'efficacité de l'agriculture (ciblage des zones à irriguer, économie d'engrais, etc.), Farmers Edge estime que l'utilisation de l'imagerie satellitaire combinée et des données des stations météorologiques in situ pourrait engendrer des économies de 25 à 50 dollars par acre (encore une fois selon la culture). Il est encore une fois difficile de déterminer combien d'exploitations agricoles adoptent de telles solutions; d'autres entreprises comme Monsanto Climate Corp. offrent également des services. Considérant que les solutions de Farmers Edge sont opérationnelles dans des fermes totalisant environ 6,25 millions d'acres au Canada, cela implique une économie de coûts de 150 à 300 millions de dollars par an. Il convient également d'indiquer que les 6,25 millions d'acres représentent moins de 7 % de l'ensemble des terres cultivées au Canada. Par conséquent, même en envisageant d'autres solutions concurrentielles, l'utilisation de l'imagerie satellitaire peut encore augmenter.

La possibilité de fournir de tels services est relativement récente; elle est rendue possible par la collecte de données à haute fréquence permise par la constellation Planet Dove. D'autres domaines d'application et de services devraient se développer. Par exemple, en utilisant l'IVDN, il est possible d'estimer avec un degré de certitude élevé le rendement du maïs en fonction du moment où il a atteint une certaine maturité. Le fait de savoir prédire le rendement et la maturité aiderait également à soutenir la logistique agricole et la chaîne d'approvisionnement, ce qui entraînerait d'autres bénéfices. L'exportation de solutions apporte d'autres bénéfices, en sachant que Farmers Edge a acquis un savoir-faire au Canada, mais qu'il offre des solutions d'approvisionnement à l'échelle mondiale – seulement 25 % de ses activités se déroulent au Canada.

L'outil SCAN (pour Sol, Culture, Atmosphère et N- symbole de l'azote), fourni par Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) est un autre outil mis à l'essai, dont il a été question dans la première section du présent rapport^{Note de bas de page 47}. Il vise à optimiser la gestion de l'azote; une carence en azote mène à un rendement compromis, tandis qu'une surutilisation entraîne une augmentation des coûts et des répercussions environnementales potentielles supplémentaires. L'outil SCAN repose sur des techniques d'intelligence artificielle adaptées à la gestion des relations imprécises et complexes entre les cultures et l'azote, en fonction d'approches mathématiques. L'imagerie satellitaire acquise à un stade de croissance spécifique fournit l'un des types d'information requis pour le fonctionnement de l'outil SCAN, c'est-à-dire l'état des cultures. Les résultats des tests ont montré, sur une période de trois ans (2013-2015), que l'outil SCAN a permis des gains moyens de 25 à 49 dollars par hectare, selon l'année, ce qui est comparable aux résultats rapportés par Farmers Edge. L'outil SCAN est toujours en phase d'essai (principalement au Québec et coordonné par Effigis, une entreprise de services géospatiaux d'OT), mais l'exploitation devrait commencer sous peu. Les applications sont cependant fondées sur l'imagerie commerciale (étant donné les résolutions au sol requises pour les ensembles de données multispectrales, il est donc probable que des frais soient exigés [soit pour le gouvernement, soit pour l'agriculteur]).

Prévoir les avantages peut être un défi pour les services qui ne font que commencer. Toutefois, étant donné le taux de pénétration du marché de Farmers Edge d'environ 7 %, la croissance prévue grâce aux données de Planet et la mise en service d'autres services tels que SCAN, il n'est pas déraisonnable d'estimer à 25 % la superficie cultivée d'ici 2027 en utilisant des solutions intégrées d'imagerie. Pour les agriculteurs, cela signifierait une économie de coûts de 650 millions à 1,3 milliard de dollars, selon le type de culture.

3.2.2.4 Soutenir les pratiques agricoles

AAC utilise des images d'observation de la Terre pour produire plusieurs cartes qui visent à appuyer les pratiques agricoles à l'échelle nationale, mais comme ces données sont de source ouverte, il peut être difficile de trouver des statistiques sur la façon dont les Canadiens en tirent profit. L'information recueillie provient des utilisateurs qui s'adressent à AAC aux fins de discussion. Il est possible d'obtenir certains indicateurs relatifs à l'utilisation; l'inventaire annuel des récoltes d'AAC figure parmi les 25 principaux téléchargements sur le portail du gouvernement du Canada, et parmi les deux principaux téléchargements de produits géospatiaux. AAC a également fourni d'autres solutions de source ouverte, notamment des cartes sur l'état des cultures (à l'aide des données sur l'IVDN obtenues par MODIS) et des cartes sur l'humidité à la surface (au moyen de SMAP).

Parmi les cas signalés à AAC, les utilisateurs finaux des produits cartographiques agricoles provenaient des gouvernements fédéral et provinciaux, de groupes de producteurs spécialisés, d'agroentreprises, d'instituts de recherche et d'ONG. L'utilisation de l'information se divise en plusieurs catégories, notamment l'amélioration de l'élaboration des politiques, l'exécution des programmes et l'établissement de rapports, ce qui permet d'améliorer la prise de décisions, d'accroître la responsabilisation et de définir de nouveaux domaines de recherche. Le tableau ci-dessous résume plusieurs des cas d'avantages pour l'utilisateur final, les utilisateurs et la typologie des avantages apportés.

Il serait possible de quantifier plusieurs des exemples présentés dans le rapport d'étude de cas d'AAC, en particulier ceux qui ont trait à l'agroentreprise ou qui permettent aux agriculteurs de réaliser des économies, mais AAC n'a pas le mandat de recueillir d'autres renseignements sur des cas individuels. L'un des domaines quantifiables est l'appui que les cartes agricoles par satellite ont apporté au développement commercial de la culture du canola au Canada, tel qu'il est décrit dans l'étude de cas ci-dessous.

3.2.2.5 Appui à la politique nationale et à la réglementation agricole

En plus de produire des cartes pour des tiers, le gouvernement fédéral surveille l'activité agricole à l'échelle nationale afin d'appuyer les politiques sur les pratiques exemplaires et de surveiller les changements dans l'activité agricole d'une année à l'autre. Par exemple, il est nécessaire de planter et de faire la rotation de trois cultures différentes afin de maintenir les éléments nutritifs du sol. Il peut y avoir un biais en faveur de certaines cultures avec des rendements à court terme plus élevés, et il est possible qu'un accent soit mis sur deux cultures seulement – cependant, cela peut conduire à la dégradation et à l'érosion des sols à long terme. Les exploitations agricoles qui plantent moins que le nombre souhaité de cultures peuvent ainsi être signalées et des notifications peuvent leur être envoyées. De même, les fermes peuvent être surveillées pour savoir qui épand du fumier en hiver; si le temps est doux, la neige de surface fondra et le fumier sera drainé dans les réseaux hydriques.

De telles activités peuvent également avoir des répercussions plus importantes sur l'environnement. Par exemple, le MAAARO surveille les impacts du ruissellement de surface découlant des procédés agricoles sur l'écologie du lac Érié, en particulier l'accumulation de matières organiques dans le lac, l'augmentation des émissions de CO2 et l'impact que cela a sur les écosystèmes locaux et la qualité de l'eau. AAC a également un rôle à jouer dans le soutien des pratiques de gestion durable des terres, en appuyant par exemple l'entretien des forêts et des milieux humides et en déterminant les endroits où elles ont pu être transformées en terres agricoles. Pour ce faire, on surveille l'utilisation des terres au moyen d'images satellites à jour et on signale les zones jugées à risque.

3.2.3.1 Solutions satellitaires

L'utilisation de solutions satellitaires dépend largement de l'échelle de la cartographie agricole requise. AAC, dont le mandat consiste à fournir des cartes nationales, s'appuie sur des capteurs optiques d'images de fauchée à plus grande portée comme MODIS et les séries Landsat. Pour passer à un niveau plus localisé, où la surveillance des champs individuels et de la taille des champs est nécessaire, des systèmes à plus haute résolution sont requis – bien que l'utilisation de systèmes satellites commerciaux offrant des ensembles de données à plus haute résolution soit limitée par des contraintes budgétaires. Au niveau provincial, les principales solutions satellitaires du MAAARO sont les données des séries Landsat et Sentinel, qui sont toutes deux disponibles gratuitement. Les données sont utilisées pour surveiller les zones de couverture des cultures au niveau des classifications générales. Par exemple, une surveillance est effectuée sur une base saisonnière pour savoir quels champs sont recouverts de cultures et qui peuvent donc être sensibles à l'érosion.

Un domaine important d'amélioration consisterait à mieux soutenir la collecte de données à des moments clés et à intervalles réguliers. Par exemple, pour pouvoir effectuer un suivi au début de la saison de croissance, de la fin mars à la mi-avril, et directement après la récolte. À l'heure actuelle, la couverture nuageuse au Canada et l'intervalle de réobservation de 16 jours de Landsat rendent cela irréalisable. C'est pourquoi on y parvient grâce à la collecte de données aériennes ou à des rapports in situ. À cet égard, des discussions sont en cours avec des entreprises telles que Planet sur la manière dont son système peut être développé, bien que cela soit pris en compte dans la phase initiale.

Au niveau fédéral, AAC est disposé à utiliser d'autres sources de données, mais le ministère est confronté à des défis en matière d'infrastructure. Une quantité accrue de données est disponible, mais AAC ne dispose pas de l'espace suffisant pour en stocker de grandes quantités. Par exemple, à ce jour, AAC n'intègre pas les données Sentinel dans ses modèles car il n'a pas la capacité de stockage et de traitement nécessaire. Le ministère s'appuie donc principalement sur les données Landsat et RADARSAT-2. Il s'agit davantage d'une question de matériel et de logiciels, car Services partagés Canada dispose de mises à jour logicielles, bien que celles-ci soient plus génériques et ne soient pas adaptées aux besoins particuliers du traitement de l'imagerie géospatiale.

L'utilisation de l'imagerie satellitaire en agriculture de précision est plus limitée. Toutefois, cela pourrait changer, car des entreprises privées, comme Planet, ciblent le secteur. Il est à noter que Planet travaille directement avec les fournisseurs de services agricoles afin de trouver des solutions. Farmers Edge note qu'avant Planet, pour lequel elle détient une licence exclusive au Canada, elle utilisait des sources accessibles gratuitement telles que Landsat et Sentinel-2. Cependant, Planet permet une réévaluation très fréquente (jusqu'à 2 à 3 fois par jour) qui est nécessaire pour alimenter ses modèles et fournir régulièrement des données aux agriculteurs. Pendant une saison de croissance de 90 jours, par exemple, Landsat ne survolera ses cibles que quelques fois seulement et, en raison de la couverture nuageuse, seulement 3 ou 4 images seront utiles. La collecte de données plusieurs fois par jour par Planet autorise des mises à jour régulières et améliore considérablement les chances d'obtenir des données exemptes de nuages.

3.2.3.2 Solutions de rechange

Là où une surveillance plus localisée est nécessaire, les solutions aériennes et par UAV offrent une autre solution viable. Le MAAARO, par exemple, vise à mettre à jour ses cartes d'orthoimagerie de terrain tous les cinq ans à l'aide de données aériennes. Le ministère de l'Agriculture et des Forêts de l'Alberta utilise également des orthoimages aériennes; le fait de pouvoir créer des images stéréoscopiques pour mieux cartographier l'hydrologie est un aspect important (la stéréoscopie par satellite étant coûteuse). D'autres avantages découlant des solutions aériennes proviennent de la cartographie localisée visant à appuyer les changements de hauteur, mesurés avec la technologie LiDAR, ou lorsqu'une capacité spectrale plus élevée est nécessaire, pour mesurer, par exemple, les changements biophysiques des cultures, auquel cas les données hyperspectrales aériennes sont utilisées. La technologie LiDAR est également utilisée pour cartographier les régimes de drainage probables, notamment en combinaison avec les données satellites pour mieux cartographier les zones potentielles d'érosion du sol.

Cependant, les drones ne sont pas utilisés à grande échelle à cette fin. Les exigences réglementaires permettant de piloter des drones constituent un facteur clé, même si les dépenses opérationnelles peuvent également augmenter. L'utilisation est plus attendue dans les cultures à rendement plus élevé comme le canola et les pois, entre autres. On ne s'attend pas non plus à ce que les agriculteurs se procurent directement des drones en grand nombre; il est plus probable qu'ils travaillent avec une société de services.

Compte tenu que les LiDAR spatioportés sont limités à quelques missions scientifiques (comme le satellite ICESat de la NASA), et qu'il n'est pas tout à fait opérationnel en orbite, il est peu probable que les satellites constitueront une solution de rechange à court et à moyen termes. De même, la détection hyperspectrale est encore loin d'être pleinement opérationnelle à partir d'un satellite, mais la mission EnMap dirigée par l'Allemagne est envisagée en qualité de mission potentielle future (elle devrait être lancée en 2020), même si le satellite n'a pas de capacité de collecte dans le spectre de l'infrarouge à courte longueur d'onde pour soutenir la collecte sur les propriétés biophysiques. Les capacités hyperspectrales dans le proche infrarouge permettraient toutefois de mieux comprendre la classification des cultures.

3.2.3.3 Obstacles potentiels à la croissance future

Les budgets et la propriété des données sont deux domaines clés déterminés comme étant des obstacles à une utilisation plus poussée. Dans le cas de l'imagerie, les budgets consacrés à l'achat de données sont limités et reposent principalement sur des ensembles de données gratuits. Compte tenu de ce qui précède, le budget du MAAARO pour l'imagerie satellitaire est de l'ordre de 100 000 à 150 000 dollars par an. En prenant cela comme point de départ, cela signifierait un budget total de 1 à 1,5 million de dollars à l'échelle du gouvernement provincial pour acquérir des solutions commerciales d'observation de la Terre. Cela suppose une pondération du budget en fonction des terres cultivées dans l'ensemble des provinces. Il est important d'établir le bien-fondé de ce que l'imagerie satellitaire peut faire pour démontrer la rentabilité.

Un autre facteur consiste à savoir à qui appartiennent les données recueillies par l'agriculture de précision. Pour la collecte de données par les moissonneuses-batteuses dotées d'un GPS, le capteur de rendement est fourni par le fournisseur d'équipement (p. ex., John Deere). Ce dernier est intégré dans une société de services pour la génération de données (comme Trimble ou Monsanto), puis certains renseignements sont fournis à l'utilisateur final (le producteur ou l'agroentreprise). Toutefois, la propriété des données peut être revendiquée par les trois parties, et les données peuvent être regroupées et utilisées davantage – par exemple pour surveiller le rendement de plusieurs exploitations et de vastes superficies. Une telle collecte de données pourrait, par exemple, être utilisée pour mieux prévoir les prix des produits de base et il existe des sensibilités évidentes à cet égard.

Gestion de la circulation aérienne

3.3.1.1 Communications par satellite

De par sa nature même, la technologie ADS-B est fortement liée à la navigation par satellite, et les avantages qui en découlent sont abordés dans la section portant sur la navigation. Le passage actuel se concentrera sur les avantages supplémentaires apportés par les systèmes de communication par satellite à la gestion de la circulation aérienne, liés ou non au système ADS-B. La technologie des transpondeurs ADS-B fonctionne grâce à des émetteurs et à des récepteurs installés à bord des avions. Elle retransmet des renseignements en temps réel sur la position et la vitesse des avions émetteurs. Les transmissions sont acheminées en utilisant la bande de fréquences 1090 MHz réglementée par l'UIT. Du moment que les deux parties disposent d'installations ADS-B compatibles, les communications peuvent être permises entre : deux aéronefs en exploitation, un avion et un aéroport, une station ARTCC, ou un récepteur terrestre ADS-B éloigné. Le système de distribution de données ADS-B s'appuie sur les satellites GPS/GNSS comme source principale d'information, l'information géolocalisée étant traitée par les instruments internes du transporteur avant d'être diffusée par le processus de communication de pointe qui vient d'être mis au point^{Note de bas de page 51}.

Malgré la facilité de déploiement de la technologie ADS-B, on estime que certaines régions du monde sont trop difficiles d'accès ou ne permettent pas l'installation d'équipement au sol adéquat pour soutenir les moyens de communication qui viennent d'être décrits. C'est le cas pour les régions maritimes, ainsi que pour les régions terrestres éloignées. L'utilisation de moyens de communication par satellite comme relais pour transmettre l'information de vol au sol s'impose comme une stratégie logique pour atténuer les complications imposées par les régions éloignées. Les systèmes satellitaires équipés de transpondeurs ADS-B font leur entrée sur le marché. Par exemple, Aireon met en œuvre cette technologie dans les charges utiles de la constellation Iridium NEXT, offrant ainsi une couverture mondiale et des performances semblables à celles de l'ADS-B terrestre en termes de latence et de taux de rafraîchissement des données. Cette solution sera pleinement opérationnelle lorsque les satellites Iridium NEXT restants auront été mis en orbite au milieu de l'année 2018^{Note de bas de page 52}. Compte tenu du nombre croissant d'aéronefs qui sillonneront le ciel de la Terre au cours des deux prochaines décennies, il se pourrait que de nouvelles grandes constellations de satellites installées en orbite LEO, comme celle mise au point par Télésat et qui assurent une couverture mondiale, fassent leur entrée dans l'industrie de la gestion de la circulation aérienne.

D'autre part, des programmes gouvernementaux tels que le Single European Skies ATM Research (SESAR) sont actuellement à la recherche d'approches novatrices pour améliorer leur système de gestion de l'aviation. Dans ce cas européen, les communications par satellite ont été retenues dans le cadre d'un partenariat avec Inmarsat, Thales Alenia Space et l'Agence spatiale européenne, en tant que solution pour distribuer les transmissions sécurisées et à haute capacité du poste de pilotage. Cette solution permettra également d'atteindre les objectifs à long terme de SESAR, qui sont d'optimiser l'espace aérien européen en réduisant les émissions dues à la circulation aérienne, d'améliorer la trajectoire des vols et de réduire le temps passé dans les airs et les retards^{Note de bas de page 53}.

3.3.1.2 Imagerie (observation de la Terre)

Bien qu'il s'agisse principalement d'une application satellite pour la navigation par satellite, le rôle de la météorologie ne peut être ignoré. Les données météorologiques servent à prédire les meilleurs itinéraires de vol et à mettre en évidence les zones qui pourraient être caractérisées par des conditions météorologiques violentes ou des turbulences accrues. Les données utilisées sont d'abord des données météorologiques produites par des satellites installés en orbites GEO et LEO et appartenant à des opérateurs tels que la NOAA et EUMETSAT. Ces agences fournissent également des services gratuits pour appuyer les compagnies aériennes. Les compagnies météorologiques privées peuvent également accroître cette source de données afin de fournir des services plus personnalisés et continus aux compagnies aériennes. Cependant, toutes les données météorologiques ne sont pas homogènes. Alors qu'un approvisionnement continu en données peut être fourni à partir des orbites GEO, on constate une dégradation en périphérie qui devient problématique au-dessus de 50 degrés de latitude. À ce stade, les satellites en orbite LEO sont mobilisés, mais ces derniers survolent leurs cibles plusieurs fois par jour plutôt que de fournir un flux de données continu. La prise de mesures météorologiques améliorées aux latitudes plus élevées contribuerait à ouvrir davantage les voies aériennes polaires.

Une autre application est la surveillance des nuages de cendres. Là encore, les données météorologiques constituent la première solution utilisée. L'incidence des nuages de cendres sur les déplacements aériens est devenue de notoriété publique à la suite de l'incident volcanique survenu en Islande en 2010. Au total, on signale qu'en moyenne 25 jours par an sont touchés par les nuages de cendres au-dessus du territoire canadien et de l'espace aérien contrôlé^{Note de bas de page 54}. L'immobilisation au sol des avions qui en résulte a un coût pour les compagnies aériennes et les entreprises qui dépendent du fret aérien. Les données météorologiques permettent une meilleure planification des itinéraires pour éviter ces coûts. Le Canada abrite également l'un des neuf centres d'avis de cendres volcaniques, lequel surveille le territoire canadien, l'ouest de l'Atlantique et les régions polaires.

3.3.1.3 Navigation par satellite

Les constellations GPS ou GNSS fournissent les données de base utilisées par les avions pour calculer leur position et d'autres renseignements pertinents au vol. Une fois traités, ces renseignements doivent être transmis aux stations au sol et aux centres de contrôle aérien afin qu'ils puissent effectuer un suivi efficace de chaque véhicule. Ces échanges de données sont d'une importance primordiale, car les normes de la réglementation en matière de sécurité aérienne sont strictes, comme l'illustre le « Manuel sur la méthode de planification de l'espace aérien pour l'établissement de minimums de séparation » de l'OACI qui fournit les directives mathématiques afin d'établir les trajectoires des aéronefs et les règlements de sécurité de la circulation. Les facteurs de risque, c'est-à-dire les accidents mortels par heure de vol, sont traditionnellement fixés par l'OACI à un maximum de 10^-8 à 10^-9 pour toutes les équations de distance d'espacement et de sécurité des aéronefs^{Note de bas de page 55}.

Le système ADS-B est maintenant mis en œuvre et vise à remplacer le système traditionnel de surveillance par radar aux fins d'identification et de suivi des aéronefs. Les constructeurs aéronautiques Boeing et Airbus mettent en œuvre les transpondeurs « ADS-B IN » et « ADS-B OUT » afin de permettre la diffusion et la transmission des données essentielles de suivi de vol, à savoir la position, la direction du vol, l'altitude, la vitesse en vol, les données en montée et en descente, etc. En couplant un transpondeur ES Mode S de 1090 MHz et des systèmes GPS à bord d'avions, cette technologie transmettra à chaque seconde des données de suivi de vol cruciales aux installations au sol ou aux avions à proximité, leur permettant ainsi de déterminer et de suivre chaque trajectoire d'avion avec une précision nettement supérieure à celles des systèmes radar classiques^{Note de bas de page 56}. Les institutions américaines et européennes de contrôle de la navigation aérienne (FAA et EUROCONTROL), demandent à tous les avions commerciaux de se conformer à la réglementation « ADS-B Out » établie par ces organismes d'ici 2020^{Note de bas de page 57}. L'Australie a également décidé d'aller de l'avant avec le système ADS-B afin d'éviter les coûts associés au déploiement et à l'entretien des infrastructures radar classiques pour établir la couverture de son espace aérien occidental^{Note de bas de page 58}.

Jusqu'à présent, l'une des principales contraintes pour la navigation aérienne a été l'espacement minimal entre les aéronefs, qui est très étroitement lié aux performances techniques du système de suivi et de surveillance des véhicules aériens. Par exemple, la région nord-atlantique, l'une des zones de circulation aérienne les plus achalandées de la planète avec 43 % de la circulation aérienne océanique mondiale, présente un espacement minimal de 30 à 50 milles marins (longitude) entre deux aéronefs en raison de l'indisponibilité des moyens de suivi classiques sur l'océan et de la transmission radar à latence élevée qui atteint les continents. En conséquence, les trajectoires de vol doivent être adaptées en conséquence et ces zones de forte densité d'aéronefs peuvent devenir des goulots d'étranglement pour le transport aérien^{Note de bas de page 59}.

Le système ADS-B présente l'avantage de diminuer les normes d'espacement des aéronefs, ce qui permet à un plus grand nombre d'avions de partager simultanément le même espace aérien. Cela pourrait entraîner une augmentation potentielle du nombre de vols, puisque les centres de contrôle de la circulation aérienne seront en mesure de suivre plus précisément chaque avion. Les avions peuvent alors voler plus près les uns des autres et les trajectoires de vol sont optimisées. Cela accroît les avantages des vols au-dessus des océans et des régions éloignées, qui sont aujourd'hui plus restrictifs. Le fait d'emprunter des itinéraires plus directs et d'avoir des montées et des descentes ininterrompues peut entraîner une diminution des émissions du moteur, des économies de carburant et une réduction du bruit; cela permettrait également aux compagnies aériennes de réduire leur coût par passager, ce qui pourrait faire baisser le prix des billets pour l'utilisateur final.

3.3.2.1 Réduction des émissions de CO2 par vol

Le transport aérien est responsable de 2 % des émissions mondiales de CO2 d'origine humaine par an. Selon l'IATA, les avions qui sillonnent le ciel de la planète rejettent 859 millions de tonnes de CO2 dans l'atmosphère, un avion consommant en moyenne 4 litres de kérosène par seconde. Compte tenu de l'évolution prévue de la circulation aérienne jusqu'en 2036, ces émissions continueront d'augmenter et pourraient dépasser celles des autres moyens de transport. Sur le plan historique, l'industrie du transport aérien n'a jamais fait l'objet de sanctions ou d'un système de compensation visant à modifier les amendes pour contribution à la pollution mondiale. Cette situation est en train de changer, car l'OACI a adopté en 2017 le Programme de compensation et de réduction des émissions de carbone pour l'aviation internationale (CORSIA) et d'autres systèmes obligatoires ou incitatifs de réduction des émissions de CO2, encourageant ainsi des efforts à long terme jusqu'en 2050.

3.3.2.2 Augmentation du trafic aérien au-dessus du Canada

Le nombre total de passagers aériens dans le monde devrait doubler d'ici la fin de 2036. On s'attend à ce que les itinéraires aériens canadiens suivent cette tendance. Selon les constructeurs d'avions privés (comme Airbus) ou les institutions publiques (comme l'OACI), les revenus par passager-kilomètre en Amérique du Nord suivront la croissance moyenne mondiale de 4,5 %. Le Canada, qui gère le troisième plus grand espace aérien du monde, a beaucoup à gagner de l'augmentation de la circulation aérienne permise par la réduction de l'espacement des aéronefs grâce à l'ADS-B spatioporté. Un plus grand nombre d'itinéraires sera créé, ce qui se traduira par un plus grand nombre d'avions volant dans le même espace aérien et par une augmentation des droits qui peuvent être perçus. La réduction de l'espacement entre les aéronefs entraîne une augmentation du nombre d'avions survolant le Canada, ce qui génère une augmentation des droits de service perçus par NavCanada dans les aéroports, en route et en vol. NavCanada établit trois types particuliers de droits concernant la circulation aérienne au-dessus du Canada : les droits d'aéroport/de terminal, les droits en route et les droits de service. Le premier concerne le paiement des services de navigation fournis à un aéronef au sol; le second est appliqué chaque fois qu'un avion traverse un espace aérien donné et les calculs peuvent varier selon la nature de la zone considérée (océanique ou au-dessus du sol); et le troisième correspond à des droits spécifiques s'appliquant au transit dans la zone océanique de Gander.

Ces droits ont une incidence sur les résultats financiers de NavCanada. Dans ses résultats financiers, cet organisme a fait état de revenus avoisinant les 1,3 milliard de dollars à la fin de l'exercice financier, en août 2017. En qualité d'organisme sans but lucratif, NavCanada réinvestit ses profits dans le renouvellement de l'infrastructure, les redistribue à ses clients ou réduit ses tarifs pour l'année suivante. Les revenus se traduisent également par le paiement de taxes au Canada, avec des montants de 14 millions de dollars dus en 2017 et de 55 millions de dollars de taxes reportés à payer au gouvernement. Si l'on applique la croissance prévue dans l'industrie, cela signifierait des paiements de taxes estimés à 19 millions de dollars en 2027.

Les revenus générés par NavCanada permettent d'améliorer constamment les systèmes de suivi et l'équipement au sol afin d'offrir un service optimal aux compagnies aériennes, tout en profitant au pays grâce au paiement de taxes.

3.3.2.3 Permettre aux compagnies aériennes d'offrir des itinéraires plus efficaces.

L'ouverture de nouveaux corridors aériens au-dessus des territoires du Nord entraîne une augmentation directe des profits pour le Canada grâce aux droits de circulation aérienne. Selon NavCanada, le nombre de vols empruntant des corridors polaires au Canada a augmenté, passant de 1 000 en 2003 à 16 000 en 2016. Cette tendance s'applique aussi bien aux vols intérieurs qu'aux vols internationaux qui transitent au-dessus du pays. Tous les vols en transit paient des droits obligatoires en route, tel qu'il est indiqué dans la section précédente. Dans l'ensemble, la mise en service de nouveaux corridors aériens polaires, appuyés par la technologie ADS-B par satellite fournissant des mises à jour continues de la position entre les aéronefs et le centre de contrôle au sol, engendrera le paiement au gouvernement, par NavCanada, de taxes cumulatives d'environ 400 000 dollars en 2027.

Cette situation est corroborée par les prévisions de l'OACI, qui indiquent que les destinations de l'Asie du Sud-Est et de l'Ouest, en provenance ou à destination de l'Amérique du Nord, sont parmi celles qui connaissent la croissance la plus rapide en termes de nombre de passagers. L'utilisation de la technologie ADS-B basée dans l'espace constituera un important catalyseur pour ouvrir de nouvelles routes au-dessus de la région polaire du Canada, comme en témoigne le cas de l'ouverture de l'espace aérien de la baie d'Hudson, où la première utilisation canadienne de l'ADS-B a eu lieu en 2010, ce qui a permis de couvrir une superficie d'environ 850 000 km2 qui ne l'était pas avant. Les exigences d'espacement des aéronefs dans cette zone ont été réduites de 80 à 5 milles marins.

3.3.2.4 Amélioration de la sécurité des passagers

La sécurité des passagers est évidemment primordiale sur tous les vols des compagnies aériennes. Le Manuel sur la méthode de planification de l'espace aérien pour l'établissement de minimums de séparation définit expressément l'espacement comme étant la mesure prise par les institutions de contrôle de la circulation aérienne afin de maintenir les avions en exploitation à des distances suffisamment grandes pour éviter le risque de collision au-dessous d'un niveau prédéterminé. La méthode utilisée pour déterminer ces normes d'espacement vertical et longitudinal en fonction du temps ou de la distance tient compte d'un facteur de collision appelé « niveau cible de sécurité ». Ce paramètre, central dans les équations de calcul de l'espacement minimal, est établi proportionnellement à la qualité de l'information à laquelle ont accès les institutions de contrôle de la circulation aérienne et les pilotes, compte tenu des exigences technologiques minimales prévues par les normes internationales.

Après avoir recueilli des données avec Aireon, la compagnie affirme que les longs temps de communication limités dans des régions éloignées, comme les espaces aériens océaniques, sont problématiques, que les aéronefs peuvent voler à la mauvaise altitude ou trop près d'un autre aéronef, et que les instructions correctives émises par les stations de contrôle au sol de la circulation aérienne prennent trop pour parvenir aux pilotes pour que ceux-ci puissent changer de cap.

Les chiffres officiels relatifs au niveau cible de sécurité se situent entre 0,02 et 0,005 collision mortelle par million d'heures de vol. Cependant, l'information recueillie au cours du processus de collecte des données indique que les chiffres actuels du niveau cible de sécurité qui ont été obtenus se situent entre 0,035 et 0,008. Une mise en œuvre complète de l'ADS-B spatioporté dans l'industrie du transport aérien d'ici 2020 permettrait d'améliorer de 76 % la conformité aux cibles officielles en matière de normes de sécurité. Ceci est dû à la réduction de la latence dans les transmissions relatives au contrôle de la circulation aérienne, ce qui aide les compagnies aériennes à se conformer aux lois internationales en matière de sécurité à tout moment pendant les vols.

La technologie peut également contribuer à améliorer le suivi des vols en cas d'incident et à atténuer les risques d'accident futurs. Par exemple, le vol 370 de Malaysia Airlines, qui a disparu au-dessus de l'océan Indien, aurait pu faire l'objet d'un suivi; les communications avec les centres de contrôle de la circulation aérienne ont cessé peu de temps après le décollage, mais l'avion aurait encore pu être suivi si un transpondeur ADS-B avait été installé.

3.3.2.5 Amélioration de la rentabilité des compagnies aériennes

Les avions sont conçus et fabriqués pour des performances optimales et un rendement énergétique optimal. Pour mettre les choses en perspective, lorsqu'il atteint sa vitesse de croisière, un Boeing 747 consomme environ 4 litres de kérosène par seconde à un régime moteur moyen de 25 %. Le même avion, en montée, consommera environ 26 litres de kérosène par seconde à 80 % de la capacité moteur. Par conséquent, les stratégies commerciales des compagnies aériennes visent à réduire autant que possible le temps passé en montée, en privilégiant les trajectoires de montée les plus directes et verticales pour atteindre l'altitude de croisière.

Cependant, les réglementations et les contraintes internationales en matière de sécurité obligent souvent les pilotes à prolonger les phases de montée après le décollage, en décomposant les séquences de montée en plusieurs segments, ce qui ajoute des coûts supplémentaires à chaque vol en raison d'une consommation de carburant accrue et du fait de voler à une altitude non optimale. Des études effectuées par NavCanada au-dessus de l'espace aérien de Gander-Shanwick ont conclu que la réduction des contraintes d'espacement des vols autorisée par l'ADS-B permettrait d'économiser 450 litres de carburant par vol, ce qui engendrerait des économies de 100 millions de dollars par an une fois l'ADS-B entièrement mis en œuvre en 2020. Il est possible que cela se traduise par des tarifs aériens moins élevés pour le passager.

Une meilleure gestion des vols peut également se traduire par une réduction des temps de vol et des économies supplémentaires de carburant. Aireon a souligné que l'utilisation d'itinéraires plus efficaces grâce à la technologie ADS-B permettrait d'économiser environ 3 minutes par voyage. Si l'on considère qu'il y a plus de 100 000 vols par jour, cela se traduirait par 5 000 heures de vol par jour. Dans le cas de l'espace aérien canadien de Gander, cela représenterait une économie de 75 heures de vol par jour pour les vols au-dessus de la région. Compte tenu de l'expansion prévue du marché du transport aérien, cela pourrait également contribuer à réduire les retards des compagnies aériennes, à améliorer la logistique aéroportuaire et à améliorer la programmation des vols. La réduction de la durée et des retards des voyages aériens présente également d'autres avantages. Les études réalisées sur les impacts économiques américains liés aux retards des vols indiquent des conséquences défavorables sur la productivité au travail pendant les voyages d'affaires, et des impacts négatifs sur le tourisme, notamment. Les résultats disponibles montrent que le bien-être net aux États-Unis pourrait augmenter de plus de 15 milliards de dollars avec une réduction de 10 % du retard de vol.

3.3.2.6 Se souvenir du rôle du GNSS

Les avantages susmentionnés se concentrent en grande partie sur les nouveaux domaines technologiques, mais le rôle du GNSS et du GPS en particulier ne doit pas être ignoré. Plus de 100 000 vols décollent quotidiennement, avec en moyenne plus de 9 000 appareils en vol à tout moment, une tendance qui devrait s'accentuer au cours des décennies à venir. La technologie GPS par satellite est l'élément clé d'une telle expansion des capacités de transport aérien et de contrôle de la circulation aérienne, puisqu'elle fournit les coordonnées de géolocalisation à chaque transporteur aérien de passagers ou de marchandises, ce qui permet à ces derniers de calculer la position instantanée autour du globe et de transmettre l'information aux opérateurs au sol qui orientent le trafic. En utilisant un point de référence élaboré pour le marché de l'aviation américain, on constate que les avantages du GPS sur l'efficacité du secteur de l'aviation commerciale du Canada entraînent un impact d'au moins 25 millions de dollars par an sur le PIB; en effet, la technologie sert de catalyseur clé à l'industrie nationale essentielle de 81 milliards de dollars qui a transporté plus de 91 millions de passagers et livré 1,15 milliard de tonnes de marchandises en 2017^{Note de bas de page 60}. Si d'autres technologies sont également essentielles à l'aviation, le passage à la navigation par satellite a permis une normalisation mondiale du contrôle de la circulation aérienne et une réduction des coûts opérationnels pour les institutions et les compagnies aériennes qui fournissent des services d'orientation.

Un récepteur à bord d'un avion est nécessaire pour acquérir et effectuer des calculs sur des données fournies par le GPS, plutôt que l'approche traditionnelle qui consiste à embarquer de multiples technologies de communication pour accommoder un certain nombre de services de navigation au sol qui varient selon les règlements régionaux et les modes de fonctionnement. La dépendance actuelle à l'égard des systèmes du GNSS, et du GPS en particulier, pour la navigation aérienne est liée à l'existence et aux services de correction de géolocalisation fournis par un système spatial complémentaire au GPS, le système de renforcement basé dans l'espace (SBAS). Exigé par les institutions de contrôle de la circulation aérienne, le SBAS a pour principal objectif d'aider l'industrie de l'aviation civile à suivre les aéronefs partout dans le monde et à ajouter de la précision aux méthodes de géolocalisation GPS en corrigeant diverses erreurs qui sont intrinsèquement liées à la nature spatiale du GPS.

3.3.3.1 Solutions par satellite

La technologie des transpondeurs ADS-B fonctionne grâce à des émetteurs et à des récepteurs installés à bord des avions. Ce système transmet des données en temps réel sur la position, la direction du vol, l'altitude, la vitesse aérienne, la montée et la descente, etc., des avions émetteurs. Les transmissions sont acheminées en utilisant la bande de fréquences de 1090 MHz réglementée par l'UIT. Du moment que les deux parties disposent d'installations ADS-B compatibles, les communications peuvent être permises entre : deux aéronefs en exploitation, un avion et un aéroport, une station ARTCC, ou un récepteur terrestre ADS-B éloigné. Le système de distribution de données ADS-B s'appuie sur les satellites GPS/GNSS comme source principale d'information, l'information de géolocalisation étant traitée par les instruments internes de l'opérateur avant d'être diffusée.

Une liaison de communication par satellite est alors utilisée pour transmettre l'information. Dans les régions éloignées, c'est souvent la seule possibilité. Les systèmes satellitaires dotés de transpondeurs ADS-B font leur entrée sur le marché : Aireon met en œuvre cette technologie dans les charges utiles de la constellation Iridium NEXT, offrant ainsi une couverture mondiale et des performances semblables à celles de l'ADS-B terrestre en termes de latence et de taux de rafraîchissement des données. Cette solution sera pleinement opérationnelle lorsque le dernier satellite Iridium NEXT sera mis en orbite au milieu de l'année 2018. En juin 2018, aucune annonce officielle n'avait encore été faite quant à l'installation de charges utiles secondaires ADS-B sur une autre constellation de satellites.

Des programmes gouvernementaux tels que le Single European Skies ATM Research (SESAR) sont actuellement à la recherche d'autres approches novatrices pour améliorer leur système de gestion de l'aviation. Dans ce cas, la communication par satellite a été choisie, dans le cadre d'un partenariat avec Inmarsat, Thales Alenia Space et l'Agence spatiale européenne, en tant que solution pour distribuer les transmissions sécurisées et à haute capacité du poste de pilotage. Cette solution permettra également d'atteindre les objectifs à long terme de SESAR, qui sont d'optimiser l'espace aérien européen en réduisant les émissions dues à la circulation aérienne, d'améliorer la trajectoire des vols et de réduire le temps passé dans les airs et les retards.

3.3.3.2 Solutions de rechange

L'ADS-B terrestre a été mis en œuvre au sol, succédant ainsi aux technologies radar terrestres plus coûteuses. À l'heure actuelle, les deux systèmes sont utilisés simultanément et constituent une solution complémentaire à l'ADS-B spatial émergent. Il n'existe pas de solution de rechange réelle à la solution spatiale là où il n'y a pas d'infrastructure terrestre, par exemple au-dessus des océans. Par conséquent, les solutions par satellite fournissent le seul service offert n'importe où et à tout moment.

3.3.3.3 Obstacles potentiels à la croissance future

Malgré la facilité de déploiement de la technologie ADS-B, certaines régions du monde sont trop difficiles d'accès ou ne permettent pas l'installation d'équipement au sol adéquat pour soutenir les moyens de communication. Cependant, pour la plupart des régions, il y a moins de contraintes. Les grandes institutions de régulation des vols ont adopté la mise en œuvre du système dans leur politique future. Les institutions américaines et européennes de contrôle de la navigation aérienne, la FAA et EUROCONTROL, demandent à tous les avions commerciaux de se conformer à la réglementation « ADS-B Out » établie par ces organismes d'ici 2020. NavCanada a adopté la même stratégie et exigera que tous les aéronefs qui voyagent à partir des espaces aériens du Canada, ou à travers ces derniers, respectent ces règlements.

Surveillance de l'environnement

3.4.1.1 Communications par satellite

Les communications par satellite sont utilisées dans la surveillance de l'environnement pour la transmission des mesures prises par des capteurs in situ (p. ex. composition chimique des océans, salinité, niveaux de glace, température, pollution, pression des têtes de puits de pétrole, etc.) aux stations réceptrices. Il s'agit généralement de liaisons de communication à bande étroite utilisant des débits de données faibles (tels que l'IdO ou les communications machine-machine). Comme les capteurs in situ sont souvent situés dans des régions éloignées et/ou dans des environnements difficiles, le satellite représente une solution appropriée pour transmettre l'information du capteur à la station au sol en vue de sa diffusion ultérieure aux utilisateurs finaux (scientifiques, entreprises, ministères et organismes gouvernementaux, etc.) Si l'objet surveillé est mobile, les informations recueillies sont combinées avec le GPS pour fournir l'emplacement du capteur. De multiples initiatives dans le monde utilisent des solutions satellitaires pour la surveillance de l'environnement. Argo, par exemple, est un système international de surveillance du climat océanique par satellite composé d'environ 4 000 flotteurs dérivants équipés de balises autonomes. Les flotteurs mesurent la température et la salinité des océans.

L'utilisation des communications par satellite peut se traduire par des économies de coûts et une efficacité opérationnelle accrue par rapport à la collecte manuelle des données. Par exemple, une étude menée par Pacific Data System en Australie a montré que l'intégration du satellite dans le système de surveillance des eaux de forage des mines du Queensland pourrait réduire les coûts de 2 000 $/mois (pour la collecte manuelle des données une fois par mois) à 1 250 $/mois (pour la transmission des mesures quotidiennes par satellite). L'utilisation de satellites réduit les déplacements du personnel vers les régions éloignées où se trouve la mine, ce qui se traduit également par une productivité accrue et une plus grande sécurité des opérations^{Note de bas de page 62}.

Les technologies de communication par satellite et GPS sont également essentielles pour la surveillance de la faune et la collecte d'informations sur ses schémas de migration et ses comportements. Cette information sert à protéger les espèces en péril et à relever les défis environnementaux comme les changements climatiques et la perte de biodiversité. CLS-Argos, par exemple, a suivi plus de 900 ours blancs depuis 1981. Ces données ont aidé le Sea Ice Downstream Services for Arctic and Antarctic Users (SIDARUS) à démontrer une forte corrélation entre l'emplacement de l'ours et la configuration des glaces. De même, plus de 100 000 animaux marins ont été suivis depuis 1978 et environ 200 mammifères terrestres et 4 500 oiseaux sont suivis chaque mois^{Note de bas de page 63}.

3.4.1.2 Imagerie (observation de la Terre)

Le Système mondial d'observation du climat (SMOC) de l'ONU a établi 54 variables climatiques essentielles (VCE) qui sont cruciales pour les observations climatiques durables^{Note de bas de page 64}. Ces 54 VCE (décrites ici^{Note de bas de page 65}) sont divisées en trois catégories : atmosphère, océan et terre, y compris les variables d'application telles que les mesures/surveillance des précipitations, la glace de mer, la température, la superficie des feuilles, la qualité de l'air, l'humidité du sol, les incendies, etc. Les principales agences spatiales telles que la NASA, l'ESA/U.E., la JAXA, etc. ont lancé une capacité satellitaire dédiée à l'OT afin de recueillir des informations relatives à ces variables de manière régulière et continue. Les solutions sont souvent générées par des agences non spatiales grâce à une association étroite entre les données recueillies par l'agence et l'organisme de recherche. Par exemple, les mesures de la température de l'air sont fournies mensuellement à l'échelle mondiale par le Copernicus (U.E.) Climate Change Services, et mis en œuvre par l'intermédiaire du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT); le Soil Moisture Active Passive (SMAP) de la NASA fournit des données sur l'humidité du sol et l'état gel-dégel, etc^{Note de bas de page 66}. L'utilisation des satellites varie beaucoup selon l'information à recueillir. Pour donner une idée de l'ampleur des systèmes utilisés, les principaux programmes gouvernementaux ont lancé 120 satellites au cours de la dernière décennie, dont la majorité à l'appui de la recherche en surveillance environnementale, pour une valeur totale de 17,5 milliards de dollars^{Note de bas de page 67}.

D'autres domaines prennent de plus en plus d'importance, en réponse à des intérêts politiques variés, comme le renforcement de la résilience face aux phénomènes météorologiques et environnementaux extrêmes. Les applications se concentrent sur la prévision des secteurs susceptibles (p. ex. aux inondations, aux vents forts, etc.), tandis que le Programme de surveillance et d'évaluation du Conseil de l'Arctique (PSEA) vise à fournir des conseils scientifiques objectifs à l'appui des efforts déployés par le gouvernement pour gérer les impacts dans l'Arctique. La santé publique est un autre sujet de préoccupation, comme la surveillance de la pollution atmosphérique, par exemple, et le lien entre les constituants atmosphériques et les maladies respiratoires. La plateforme ENSEMBLE du CCR de la CE en Europe modélise la chimie et la dispersion atmosphériques à l'aide de données combinant des systèmes météorologiques avec des balayeurs à grande surface (comme MODIS) et des instruments de sondage des limbes, afin d'évaluer la qualité de l'air et d'atténuer les effets de la pollution^{Note de bas de page 68}.

Des études plus localisées ont également été réalisées dans le cadre de l'initiative Copernicus de l'U.E. Une étude des glaces de mer en Finlande à l'aide de données SAR (série RADARSAT, Sentinel-1 et ERS-1 archivés) combinées à des cartes des glaces in situ a démontré l'importance de mesurer la glace de mer pour appuyer la navigation en mer. Les données SAR remplacent l'utilisation d'hélicoptères pour aider à trouver les meilleures routes à travers les glaces : cela permet d'économiser du carburant et de réduire l'incertitude quant à l'heure d'arrivée des navires dans les ports. L'étude conclut qu'une valeur économique de 24 à 116 millions d'euros par an est générée en Finlande et en Suède grâce à l'utilisation des données satellitaires^{Note de bas de page 69}.

Si la surveillance de l'environnement est avant tout axée sur les pouvoirs publics, le secteur privé y participe de plus en plus afin de respecter la réglementation environnementale, notamment dans l'industrie pétrolière et gazière (exploration, exploitation et nettoyage) et dans les secteurs agricoles (érosion des sols, pollution des eaux) et l'évaluer les impacts potentiels sur les écosystèmes. Les solutions d'OT, combinées à des mesures in situ par exemple, peuvent être utilisées pour réaliser des audits de conformité et des études d'impact sur l'environnement.

3.4.1.3 Navigation par satellite

En raison du degré élevé d'intégration entre le GPS et les solutions de communications par satellite, ces applications sont évaluées ensemble dans la section Communications par satellite.

3.4.2.1 Surveillance de l'environnement à l'appui des pratiques exemplaires en utilisation des terres

Une partie du rôle de RNCAN consiste à surveiller les habitats naturels et les écosystèmes pour déceler les changements causés soit par les changements climatiques, soit par les impacts plus localisés des activités humaines. À cet égard, l'imagerie sert à appuyer la prise de décisions stratégiques et à cerner les secteurs à risque ou à atténuer les risques qui pourraient le devenir.

RNCan se concentre notamment sur la surveillance des terres humides. Celles-ci agissent comme un filtre naturel qui retient les éléments indésirables avant qu'ils n'entrent dans le réseau hydrographique; l'écosystème est donc sensible aux changements environnants. Les changements dans les zones humides peuvent être surveillés par imagerie satellitaire et les zones à risque peuvent être mises en évidence afin de fournir des mesures de soutien. Les causes de ces impacts peuvent également être déterminées, notamment en cas de changements dans les infrastructures environnantes susceptibles d'avoir modifié le bassin versant, par exemple en provoquant l'assèchement de certaines zones en perturbant les canaux d'irrigation naturels. L'objectif est de pouvoir fournir les bonnes lignes directrices pour assurer la production des zones humides. Pour ce faire, on mesure le rapport entre la mousse et la végétation à feuilles larges à l'aide d'images satellitaires optiques.

L'industrie milite également en faveur d'une meilleure gestion des environnements locaux. Par exemple, les terres humides au nord de Yellowknife sont cartographiées afin de déterminer l'emplacement des tourbières et des marécages. Comme la tourbe peut brûler, il est important de savoir où se trouvent les tourbières en cas de feux de forêt. La région est également un site de production de sables bitumineux, et le secteur privé veut démontrer qu'il fait preuve d'intégrité en surveillant tout changement dans l'environnement local.

On s'inquiète également des activités humaines qui influent sur le comportement naturel de la faune. Par exemple, il y a de moins en moins de troupeaux de caribous au Canada, pour des raisons qui ne sont pas encore bien comprises, mais l'activité humaine pourrait évidemment être en cause. Les modèles altimétriques numériques tirant profit de données satellitaires optiques ont permis de construire des modèles permettant de modéliser le bruit et la poussière dans les sites industriels. Si des populations de caribous se trouvent dans la région, la production peut être interrompue. En utilisant l'imagerie satellitaire pour démontrer les retombées du bruit et de la poussière, on peut déterminer une « zone d'incidence » de 1 km autour des sites miniers pour une meilleure gestion et protection de la faune. Si les caribous entrent dans la zone, la production est interrompue jusqu'à ce qu'ils quittent la zone. L'imagerie satellitaire favorise donc une réglementation plus réaliste et plus efficace dans le cadre de laquelle l'industrie minière s'efforce d'atténuer les impacts sur la faune locale.

3.4.2.2 Repérer le transport maritime illégal

Le Programme de surveillance intégrée des pollueurs par les hydrocarbures (ISTOP) est un programme du Service canadien des glaces (SCG) d'Environnement Canada. Après des études pilotes, le programme est devenu opérationnel en 2013. Son but est de protéger l'environnement côtier, sensible à la pollution, et plus particulièrement à la pollution par les hydrocarbures. Chaque année, les déversements illégaux d'hydrocarbures par les navires au large de la côte Est du Canada déciment de grandes populations d'oiseaux de mer migratoires. De tels déversements constituent une infraction en vertu de la Loi sur la Convention concernant les oiseaux migrateurs, de la Loi canadienne sur la protection de l'environnement et de la Loi sur les pêches. On utilise les données SAR des séries RADARSAT-2 et Sentinel-1 pour surveiller les déversements d'hydrocarbures et identifier le navire potentiellement responsable du déversement. La pollution marine par les hydrocarbures est mesurée en termes de superficie et de fréquence des rejets. Les rapports de pollution potentielle par les hydrocarbures sont utilisés par les organismes d'application de la loi et de nettoyage du gouvernement du Canada pour faire face aux déversements identifiés. De 2013 à 2017, le service ISTOP a identifié plus de 200 anomalies pétrolières, dont 39 ont été confirmées (dans certains cas, les navires sont autorisés à nettoyer leurs réservoirs dans des zones désignées ou les anomalies ne relèvent pas de la compétence du gouvernement canadien). Ces cas peuvent ensuite faire l'objet d'une action en justice^{Note de bas de page 70}.

3.4.2.3 Accroître l'efficacité de l'industrie du transport maritime

Le SCG fournit des cartes des glaces, suit l'évolution des icebergs, fournit des données sur les glaces de mer et les glaces intérieures pour appuyer la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS) et pour aider l'industrie du transport maritime à optimiser les déplacements maritimes. De nombreux navires circulent dans les eaux canadiennes et, en tant que signataire de la Convention SOLAS, le Canada est responsable d'assurer la sécurité de la navigation.

Pour ce faire, le SCG fournit des cartes des glaces à source ouverte qui peuvent être utilisées pour planifier des itinéraires optimaux dans la glace de mer. Ces cartes, qui sont fondées sur les données RADARSAT-2 et Sentinel-1, permettent directement à l'industrie du transport maritime de réduire le temps passé en mer et de réaliser des économies de carburant. Selon l'état des glaces, les navires peuvent prendre de 7 à 21 jours pour naviguer de Montréal à l'île de Baffin. Le SCG fournit des cartes des glaces afin que les navires puissent choisir les routes optimales, ce qui permet de réaliser des économies de carburant, de réduire l'impact sur l'environnement et d'améliorer l'efficacité des opérations maritimes.Ce sujet est abordé plus en détail dans la section « Transports » du présent rapport.

L'utilisation des cartes des glaces fournies par le SCG et complétées par d'autres sources de données, rend la navigation dans les eaux arctiques et les eaux sujettes aux glaces de mer plus sécuritaire et plus efficace. De 100 à 200 gros navires traversent les eaux arctiques canadiennes chaque année. Bien que le nombre ne soit pas très important, ces déplacements sont nécessaires pour soutenir la population locale et les industries opérant dans la région, en particulier l'exploitation minière. La variation en nombre est principalement attribuable aux activités minières. Par exemple, jusqu'à 60 navires peuvent naviguer pour soutenir les opérations de minerai de fer.

Les groupes Enfotec et Fednav sont responsables de la surveillance et de l'analyse des glaces pour le compte de leurs clients, en plus d'exploiter trois brise-glaces. Ils fournissent des cartes de navigation dans les glaces à leurs clients (principalement des exploitations minières et leur chaîne d'approvisionnement). Les données fournies aux navires sont utilisées pour choisir le meilleur itinéraire à bord du navire. Cette solution est offerte à environ 25 navires par année (lesquels transportent principalement des marchandises), dont sept naviguent en hiver.

Il n'y a pas eu de changement important dans le nombre de navires qui traversent les eaux arctiques canadiennes, et la demande ne devrait pas trop varier en raison de la glace de mer. Enfotec estime que la demande varie avec les fluctuations de l'industrie minière. Ainsi, la croissance devrait être plus stable, avec des hauts et des bas dictés par des forces extérieures, en particulier les prix des matières premières. Toutefois, Fednav et le gouvernement auront toujours un rôle à jouer pour soutenir les collectivités du Nord à l'extérieur de l'industrie minière. Par conséquent une augmentation du trafic entraînerait également des déplacements de population. Toutefois, la population du Nord est demeurée relativement stable, et elle a même diminué par endroits.

Les données fournies par Enfotec à l'aide de l'imagerie satellitaire sont utilisées pour affiner la navigation. Il est à noter que les navires doivent passer, quelle que soit la situation, de sorte que même si les données sont considérées comme très importantes, elles sont surtout utilisées pour obtenir des gains marginaux et pour assurer le confort et un avertissement précoce en cas de conditions de glace plus difficiles.^{Note de bas de page 71} Néanmoins, les coûts d'exploitation des navires sont élevés : 50 000 $/jour pour faire fonctionner un brise-glace et 24 000 $/jour pour le carburant (selon les estimations actuelles). L'exploitation d'un navire de charge coûte 14 000 $/jour et le carburant coûte 15 000 $/jour. Ainsi, un voyage de 15 jours en navire de charge de Québec à Deception Bay coûterait 500 000 $. Ces coûts peuvent augmenter rapidement. L'exploitation de trois brise-glace pendant une saison de 60 à 70 jours (c'est-à-dire lorsque les routes maritimes sont navigables pendant l'été) coûterait plus de 14 millions de dollars. En outre, 100 navires effectuant des voyages similaires à celui cité dans l'exemple ci-dessus coûteraient un total de 50 millions de dollars. Même les gains marginaux prévus, de l'ordre de 10 à 20 %, se traduiraient par une économie de 5 à 10 millions de dollars pour l'industrie maritime pendant une saison de navigation plus calme. Il faut également tenir compte des effets d'entraînement, tels que l'acheminement plus rapide des marchandises sur le marché ou leur livraison plus efficace à la population locale.

3.4.2.4 Améliorer les prévisions météorologiques grâce à ARGO

ARGO est un système opérationnel de prévision qui recueille des informations sur la glace de mer et l'état de l'océan à partir de nombreuses bouées ou « flotteurs » en haute mer. Les données sont utilisées pour améliorer les prévisions météorologiques et les prévisions numériques. En particulier, elles permettent de mieux prévoir la formation des tempêtes. Des études ont démontré la nécessité d'avoir une source continue de données opérationnelles afin d'évaluer le couplage et de lier les processus physiques de l'atmosphère et de l'océan dans la modélisation climatique. La recherche a montré que les données ARGO constituent un outil essentiel pour la modélisation océanique et que sans celles-ci, les modèles de prévision sont dégradés^{Note de bas de page 72}.

Les données recueillies par les flotteurs ARGO sont transmises par la constellation Iridium. Des 4 000 flotteurs ARGO en service, 85 sont exploités par le Canada par l'intermédiaire du ministère des Pêches et des Océans (MPO). Le budget d'exploitation pour la gestion de la collecte des données est de 30 000 à 50 000 $/an, dont la plus grande partie (80 %) est associée à des contrats commerciaux pour l'accès à la constellation Iridium. Compte tenu d'une durée de vie de 4 à 5 ans des flotteurs et d'un coût de remplacement de 20 000 à 25 000 $ par flotteur, le budget annuel total est de l'ordre de 400 000 $/an pour soutenir la participation du Canada au programme.

Chaque flotteur fournit un profil océanique jusqu'à 2 km sous la surface tous les 10 jours (une fois plongé, le flotteur dérive pendant environ neuf jours avant d'atteindre la surface pour transmettre les données au satellite), fournissant des informations sur la salinité de l'océan (en mesurant la conductivité) et la température de surface. On cherche à élargir le système ARGO pour y inclure la collecte de données sur d'autres paramètres, comme la mesure de la chlorophylle et du pH. Cet ajout de capteurs et de transmission de données pourrait faire augmenter les coûts; on espère toutefois que ces derniers pourront être maintenus en réduisant les coûts de transmission de données par satellite.

Toutes les données du programme sont rendues publiques dans les 24 heures suivant leur collecte. Même si le Canada exploite 2 % seulement du nombre total de flotteurs, en tant que partenaire du programme, il a accès aux données dans tout le système. Le Système global de prévision océan-glace (SGPOG) du Réseau opérationnel canadien de systèmes couplés de prévisions environnementales (ROCSCPE) assimile les données Argo sur une base hebdomadaire. Par exemple, les flotteurs Argo déployés dans la mer du Labrador sont un élément important d'un projet de recherche du CRSNG sur les changements climatiques et l'atmosphère intitulé VITALS (Ventilation, Interactions and Transports Across the Labrador Sea). La recherche tente de répondre à des questions fondamentales sur la façon dont les grands fonds océaniques échangent le dioxyde de carbone, l'oxygène et la chaleur avec l'atmosphère dans la mer du Labrador. Grâce aux nouvelles observations et à la modélisation, les chercheurs pourront déterminer ce qui régit ces échanges et leur interaction avec le climat variable, afin de comprendre le rôle des régions de convection profonde dans le cycle du carbone et le système terrestre. De plus, les scientifiques du Centre météorologique canadien ont assimilé en temps réel les données Argo sur la température et la salinité en mode expérimental en 2013. Les résultats ont révélé une meilleure capacité de prévision que dans le modèle opérationnel actuellement utilisé par Environnement Canada pour diffuser les prévisions météorologiques. Cette capacité améliorée s'observe principalement pour des périodes de prévision de 48 heures et plus.

3.4.2.5 Remise en état de sites miniers

On s'attend à ce que l'imagerie satellitaire joue un plus grand rôle dans la gestion opérationnelle des sites à différentes échelles. Par exemple, l'imagerie satellitaire s'est révélée efficace pour surveiller la remise en état des sites miniers. À l'aide d'images satellitaires et aériennes pour surveiller les taux de chlorophylle qui reviennent, on a remis en état un terrain de 200 km × 200 km à l'extérieur de Sudbury, en Ontario. Auparavant, les terres présentaient des niveaux élevés d'anhydride sulfureux, causés par les processus de fusion, et étaient donc trop toxiques pour être utilisées. De la chaux a été ajoutée au sol afin de rééquilibrer le pH. L'imagerie satellitaire permet de détecter les endroits où l'intervention fonctionne et où le sol redevient sécuritaire, ou de cerner les endroits où un traitement supplémentaire est nécessaire. Environ 100 sites supplémentaires peuvent être soutenus de la même manière pour remettre en état les terres afin qu'elles soient sécuritaires et qu'elles puissent être utilisées.

3.4.2.6 Surveillance des schistes bitumineux

Bien que le système ne soit pas encore opérationnel, le ministère de l'Environnement et des Parcs de l'Alberta devrait commencer à utiliser davantage de données d'observation de la Terre au cours des six à douze prochains mois pour surveiller systématiquement les sables bitumineux et déceler tout impact sur l'environnement. Un processus est en cours pour définir les paramètres à tester et les ensembles de données à utiliser (gouvernementaux ou commerciaux), selon le rapport coûts-avantages.

3.4.3.1 Solutions par satellite

Dans le cas de l'imagerie satellitaire, la plupart des données utilisées sont celles qui peuvent être obtenues librement. Soit par l'utilisation des données de RADARSAT-2 offertes aux ministères gouvernementaux, soit par l'utilisation plus large de données de tiers librement accessibles, en particulier les séries LANDSAT et Sentinel. La série LANDSAT fournit également d'importantes données chronologiques en raison de la longévité du système. MODIS fournit d'autres données pour la surveillance de la qualité de l'air.

Pour la surveillance des habitats, comme la surveillance des milieux humides, on utilise surtout les données optiques : Landsat, MODIS, Sentinel-2. Le Service canadien des glaces compte davantage sur les données radar pour assurer la surveillance des glaces. Le SCG est l'un des plus grands utilisateurs des scènes RADARSAT-2, et en a utilisé près de 14 500 en 2017. De plus, il a utilisé plus de 30 000 scènes Sentinel-1. L'ajout d'une autre source de données SAR d'une tierce partie a considérablement accru la capacité d'acquisition et l'utilité des données. En outre, plus de 80 000 scènes d'images provenant de plusieurs capteurs, dont le satellite météorologique GOES et les systèmes MODIS, AVHRR et AMSR, ont été utilisées.

En ce qui concerne la production de cartes des glaces de mer, RADARSAT-2 constitue une ressource importante. Il est d'ailleurs le principal outil du SCG pour la préparation des cartes des glaces. Enfotec utilise toutefois d'autres ensembles de données pour développer ses propres services sur mesure. Cela comprend les données Sentinel-1 disponibles gratuitement et, à l'occasion, l'achat de données commerciales. L'achat commercial permet d'obtenir des ensembles de données de plus haute résolution. Environ 10 images/an sont acquises, le coût de celles-ci .étant en partie transféré au client. Dans ces cas, les principales sources de données sont COSMO-Skymed et TerraSAR-X. Enfotec note la rapidité de réponse de TerraSAR-X lorsque le groupe a besoin de données. En général, une imagerie à plus haute résolution est nécessaire lorsqu'un navire doit éviter totalement les glaces, plutôt que de planifier la meilleure route à travers les glaces, ce qui requiert une plus grande couverture de zone. Compte tenu de la résolution plus élevée de la MCR, on s'attend à ce que le système soit utilisé, même si, encore une fois, pour la plupart des utilisations, la couverture constitue le paramètre clé.

On s'attend à ce que le rôle des mégadonnées augmente à l'avenir. Avec la hausse de la quantité de données recueillies, les moyens de stocker et d'utiliser efficacement les données seront remis en question. Le SCG note que la MCR apportera une charge accrue de données, tout comme l'expansion de la série Sentinel-1, et se demande quelles seront les meilleures façons d'intégrer ces nouvelles sources de données et d'extraire les informations. On s'attend à ce que l'automatisation joue un rôle plus important, tout comme le rôle de l'intelligence artificielle dans la capacité à fournir des analyses prédictives.

3.4.3.2 Solutions de rechange

Les entrevues avec les organisations sont axées sur la recherche et le développement de services opérationnels utilisant uniquement des ressources satellitaires. Toutefois, dans quelques cas spécifiques, les technologies terrestres suscitent un certain intérêt. Le SCG, par exemple, s'intéresse aux recherches du gouvernement américain sur l'utilisation des drones Global Hawk pour surveiller l'état des glaces. Les drones ont une durée de vol de 8 à 12 heures et peuvent transmettre des données en temps réel. Les drones sont également utilisés à des fins de reconnaissance, notamment pour surveiller le passage d'un navire ou d'une cargaison spécifique, ou une route particulière. Toutefois, cette activité (appuyée par Transports Canada) est considérée comme marginale et représente environ 200 à 300 heures de vol par année.

Il convient également de noter que pour l'observation de la Terre par satellite, le système ARGO, bien qu'il utilise la technologie satellitaire pour la transmission de données, constitue une solution de rechange à l'imagerie in situ. L'imagerie satellitaire est également utilisée pour recueillir fréquemment des données sur les variables environnementales. L'avantage du système ARGO est qu'il peut transmettre en temps réel. L'avantage du satellite est qu'il a une couverture mondiale. À cet égard, lorsque la recherche porte sur certains aspects de la surveillance de l'environnement et des changements climatiques, il ne s'agit pas d'utiliser un type de données plutôt qu'un autre, mais de recourir à des informations provenant de sources multiples.

Il existe des solutions de rechange au système ARGO, mais elles sont considérées comme étant trop coûteuses ou complémentaires. Les données, par exemple, peuvent être recueillies par les navires. Toutefois, le prix à payer pour la collecte de données à partir d'un seul navire est de 10 000 $, alors que le flotteur peut être utilisé de façon répétée. Comme il y a plus de 4 000 flotteurs ARGO en service, il serait 100 fois plus coûteux de recueillir des données à partir de navires. L'imagerie par satellite est une autre solution, mais ces systèmes sont considérés comme étant plutôt complémentaires. Si ARGO fournit un profil, il ne peut pas mesurer la température de surface. Un satellite peut recueillir des données à la surface, en particulier la température de surface de la mer, mais il ne peut pas établir de profil. Il y a aussi la question de la couverture : alors qu'ARGO peut offrir des données ponctuelles très précises, l'imagerie satellitaire a une résolution grossière, mais une couverture de zone plus large.

Enfotec a essayé d'utiliser la technologie des drones pour la collecte de données sur les glaces de mer, même si les coûts sont élevés. Les drones commandés à partir du navire peuvent fournir un point de vue au-delà de la ligne de visée, mais le rapport coûts-avantages n'est pas évident. Le coût du drone, plus celui du personnel à bord du navire qui exploite la solution autorise des gains importants par rapport à la solution satellitaire.

3.4.3.3 Obstacles potentiels à la croissance future

Encore une fois, les budgets gouvernementaux demeurent un problème pour l'utilisation des données autres que les ensembles de données gratuites, et l'acquisition d'images commerciales est limitée. Le secteur s'appuie principalement sur des données gratuites, hormis quelques cas très précis.

Communautés rurales et éloignées

3.5.1.1 Communications par satellite

Les satellites constituent une option importante pour fournir des services à large bande à une grande variété d'emplacements et d'utilisateurs dans les régions rurales et éloignées du monde entier, comme les résidences, les entreprises, les opérateurs de télécommunications, les écoles, les hôpitaux et les bureaux gouvernementaux^{Note de bas de page 81}. Les capacités à large bande par satellite sont généralement fournies par l'intermédiaire de deux architectures : les connexions fixes directes à domicile/sur place (également appelées « du dernier kilomètre ») et le modèle d'agrégation (« du kilomètre intermédiaire »), dans lequel les satellites fournissent aux opérateurs de réseaux fixes (fournisseurs de services Internet) et mobiles des connexions secondaires ou dorsales au réseau terrestre Internet de base^{Note de bas de page 82}.

Le segment des consommateurs est le plus grand utilisateur de la connectivité à large bande par satellite du « dernier kilomètre ». En 2016, on estimait à 2,3 millions le nombre de ménages abonnés aux services Internet à large bande par satellite, dont 1,9 million en Amérique du Nord. Alors que les ménages sont les utilisateurs finaux, les principaux fournisseurs de services à large bande par satellite comprennent les acteurs américains verticalement intégrés Viasat et Hughes, Xplornet au Canada, Satellite Solutions Worldwide en Europe et NBN en Australie. Ces fournisseurs de services, et d'autres à l'échelle mondiale, ont ensemble utilisé une capacité satellitaire estimée à 300 Gbit/s en 2016, en raison notamment de la croissance sans cesse croissante de la diffusion continue en vidéo associée à l'essor des services vidéo non linéaires et des habitudes de consommation.

En 2016, près de 300 000 sites d'entreprises (y compris des PME) et d'administrations publiques utilisaient des satellites à haut débit pour l'accès direct à large bande par l'intermédiaire d'équipements de microstations terriennes (VSAT), générant des besoins en capacité (utilisation) estimés à environ 50 Gbit/s au niveau mondial. Pour le segment des entreprises, les applications typiques comprennent les réseaux en nuage, les systèmes de planification des ressources de l'entreprise (PRE), les téléconférences et l'utilisation plus généralisée d'Internet. Dans le segment gouvernemental, les applications comprennent l'éducation (connectivité aux écoles, aux bibliothèques, etc.), la télémédecine, la téléjustice et une grande variété de services gouvernementaux électroniques offerts sur Internet. Plus d'un million de sites supplémentaires dans ce segment sont connectés par satellite, mais pour les applications qui ne sont pas à large bande, comme les guichets automatiques bancaires et la connectivité des points de vente au détail, seule une connectivité à faible débit de données est nécessaire.

En ce qui concerne la mise en place d'une infrastructure à large bande du « kilomètre intermédiaire », les opérateurs de réseaux cellulaires et autres réseaux de télécommunications utilisent le satellite pour étendre la portée des réseaux existants (liaison dorsale cellulaire), pour fournir des liaisons dorsales vers l'Internet mondial ou pour assurer la redondance des infrastructures terrestres. Ces solutions satellitaires sont utilisées dans plus de 20 000 sites, pour la plupart ruraux et/ou éloignés, à travers le monde, utilisant une capacité satellitaire estimée à 175 Gbit/s en 2016.

Bien que les cas d'utilisation susmentionnés de satellites pour relier des collectivités rurales ou éloignées impliquent généralement des acteurs commerciaux, les gouvernements jouent souvent un rôle direct ou indirect dans le financement ou la mise en œuvre de solutions à large bande par satellite. Par exemple, le financement public peut prendre la forme de subventions aux utilisateurs finaux (consommateurs) pour les aider à compenser les coûts de l'équipement des clients ou à payer les coûts mensuels des services, car l'abordabilité des solutions à large bande par satellite demeure un « point faible » important et un obstacle à l'adoption. Étant donné que les coûts de fourniture des services de télécommunications sont plus élevés dans les zones rurales et éloignées en raison de la faible densité de population et des régions plus vastes à couvrir, certaines formes d'intervention gouvernementale sont nécessaires pour partager les coûts avec les entités commerciales dans un cadre public^{Note de bas de page 83}.

Afin d'illustrer concrètement l'étendue de l'écosystème du haut débit par satellite à l'échelle mondiale, la section suivante fournit des exemples nationaux et régionaux d'activités actuelles ou potentielles d'utilisation du satellite pour la fourniture de services à haut débit;

• Le marché américain compte plus de 1,7 million d'abonnés à la large bande par satellite. Même si le marché peut être considéré comme commercialement viable, le haut débit par satellite a bénéficié de divers mécanismes de financement gouvernementaux au cours des dernières années, notamment la Recovery and Reinvestment Act (2009) et, plus récemment, le programme Connect America Fund, pour promouvoir la disponibilité de services de télécommunications avancés à des taux raisonnables pour le public américain.
• Le gouvernement australien a investi plus de 1,4 milliard de dollars dans deux satellites à haut débit, Sky Muster-1 et Sky Muster-2, ainsi que dans les infrastructures terrestres connexes (terminaux, passerelles) dans le cadre de son réseau national à large bande (NBN). Ces satellites, conçus pour offrir des débits de données universels minimaux de 25 Mo/s, offrent une capacité combinée de 135 Go/s et devraient desservir 220 000 ménages ruraux d'ici 2020. Le haut débit par satellite a été retenu comme technologie optimale pour connecter une partie des 7 % de la population vivant dans des zones trop éloignées ou rurales pour justifier un investissement dans les technologies terrestres.
• Au Brésil, l'utilisation des satellites pour l'accès à large bande a connu une croissance rapide. Embratel utilise une charge utile SHD de 25 Go/s en bande Ka sur son satellite Star One D1 pour étendre la couverture du réseau rural 3G de sa filiale Claro. Hughes a investi des capitaux considérables dans des contrats de location à long terme de capacité SHD en bande Ka à bord des satellites Telstar-19V (31 Go/s) et Eutelsat 65WA (24 Go/s) de Télésat pour offrir des services aux consommateurs dans les régions du pays non desservies ou mal desservies par la large bande terrestre, atteignant déjà 60 000 abonnés depuis 2016^{Note de bas de page 84}. Parallèlement, le gouvernement brésilien a investi près de $1 milliard de dollars dans un système SHD en bande Ka de 57 Go/s appelé SGDC, à l'appui du plan national de large bande (PNBL).
• En Thaïlande, plus de 26 000 écoles bénéficient du soutien d'IPSTAR, le système SHD en bande Ku de Thaicom, qui permet à plus de 2 000 000 d'étudiants d'accéder à du matériel pédagogique en ligne et à des applications IP telles que l'apprentissage interactif à distance par des connexions Internet haut débit (5/4 Mo/s)^{Note de bas de page 85}.
• Le gouvernement argentin a récemment approuvé la construction du système SHD en bande Ka d'Arsat-3 dans le cadre d'un partenariat public-privé. Offrant une capacité de 40 Go/s, le satellite de 250 millions de dollars appuiera le plan à large bande du pays avec sa capacité à desservir jusqu'à 300 000 ménages à travers le pays à des vitesses de 25 Mo/s^{Note de bas de page 86}.
• L'initiative nationale de connectivité du Mexique « Mexico Conectado » offre un accès à large bande par satellite gratuit dans environ 30 000 sites (sur plus de 100 000), comme des écoles, des centres de santé, des bibliothèques, des centres communautaires, des parcs et des bâtiments gouvernementaux^{Note de bas de page 87}. En raison de l'utilisation élevée du programme, le gouvernement a récemment investi dans une nouvelle capacité en bande Ka, augmentant la vitesse de téléchargement à 6 Mo/s dans 12 500 sites^{Note de bas de page 88}.

L'adoption de satellites à haut débit (SHD) a permis d'offrir aux utilisateurs finaux une capacité et des débits de données nettement supérieurs à un coût par bit réduit par rapport aux satellites ordinaires. Les progrès de la technologie d'émission et de réception aux deux extrémités de la voie de communication – y compris les composants RF, les techniques de communication numérique, l'efficacité spectrale et l'amélioration des terminaux – permettent aux opérateurs de systèmes de faire encore plus avec leurs ressources en entrée^{Note de bas de page 89}. Par exemple, alors que les satellites ordinaires ont toujours été capables de fournir une capacité globale d'environ 2 à 3 Go/s, la plus récente génération de systèmes SHD actifs offre maintenant une capacité bien supérieure à 200 Go/s, tandis que les systèmes SHD dont le lancement est prévu dans les années à venir offriront une capacité de l'ordre de 500 à 1 000 Go/s. Cette augmentation massive de la capacité, essentielle à la mise en place d'applications à large bande, s'est accompagnée d'une baisse asymétrique des coûts globaux des générations successives de satellites. Cette confluence de facteurs améliore considérablement la proposition de valeur grâce à des débits de données et à des plafonds de téléchargement plus élevés, ainsi qu'à l'abordabilité des solutions par satellite.

Même si ces satellites à haut débit n'offrent pas encore une couverture mondiale redondante, en partie en raison de leur adoption relativement récente, la couverture des systèmes SHD géostationnaires devrait être omniprésente au cours des cinq prochaines années. En outre, plusieurs constellations non géostationnaires à haut débit comprenant chacune des centaines de satellites sont en cours de planification, notamment celles de OneWeb, Télésat et SpaceX. Ces constellations offriront toutes une couverture mondiale omniprésente, y compris aux pôles, ainsi qu'une latence nettement plus faible (seulement 50 ms contre 500 à 600 ms en orbite géostationnaire), le tout à un coût par unité de capacité concurrentiel.

3.5.1.2 Imagerie (observation de la Terre)

La connectivité rurale est au cœur des communications par satellite, mais l'OT joue un rôle de soutien dans le déploiement des solutions terrestres. L'utilisation de l'imagerie satellitaire, en particulier des modèles numériques tridimensionnels de terrain/d'élévation (DTM/DEM), permet de trouver les meilleurs itinéraires logistiques pour planifier la pose des câbles, la position des câbles aériens et le positionnement des antennes. L'utilisation de l'OT de cette façon est plus répandue dans les régions rurales et éloignées où les solutions cartographiques sont limitées.

3.5.1.3 Navigation par satellite

Même si la navigation par satellite est utilisée par les populations, les industries et les gouvernements dans les collectivités éloignées, la portée de ce sujet est plus étroitement définie comme ayant trait aux questions de connectivité Internet à large bande. Ainsi, les avantages de la navigation par satellite pour ces intervenants sont évalués de façon plus générale dans d'autres domaines.

3.5.2.2 Soutenir l'économie canadienne

L'augmentation de la pénétration du haut débit a été positivement liée à la croissance du PIB. De multiples études économiques ont démontré que chaque augmentation de 10 % de la pénétration du haut débit se traduisait par une croissance économique de 1 % à 1,5 % dans les pays développés^{Note de bas de page 92}. Ces gains économiques découlent de l'augmentation de la productivité, de la baisse des coûts, de nouvelles possibilités économiques, de la création d'emplois, de l'innovation et de l'accroissement du commerce et des exportations, rendus possibles par la connectivité. Au Canada, le lancement de nouveaux systèmes SHD et de nouveaux forfaits de services a permis de faire passer le nombre d'abonnés aux services à large bande par satellite de 22 500 en 2007 à environ 200 000 aujourd'hui. D'après les statistiques des ménages, cela correspond à une augmentation de 1,23 % de la pénétration du haut débit au cours des dix dernières années. Si l'on applique le coefficient multiplicateur pour les pays développés (par exemple, une augmentation de 1,19 % du PIB pour une augmentation de 10 points de pourcentage de la pénétration du haut débit fixe), cela correspond à une augmentation de 2,2 milliards de dollars du PIB découlant de l'utilisation du haut débit par satellite au cours des dix dernières années.

Comme nous l'avons souligné dans la section précédente, le nombre total d'abonnés à la large bande par satellite devrait doubler pour atteindre 400 000 en 2027. En nous fondant sur la croissance passée, nous supposons que le nombre de ménages augmentera de 1,2 % par an pour atteindre près de 16,1 millions en 2027. Ainsi, la pénétration des services à large bande par satellite devrait atteindre 2,5 % des ménages canadiens d'ici 2027, soit une augmentation nette de 1,08 %. Cela correspondrait à une augmentation de 2,7 milliards de dollars du PIB d'ici 2027.

Le haut débit par satellite devrait non seulement connecter un plus grand nombre de ménages, mais aussi améliorer sensiblement la qualité du service au cours de la prochaine décennie. Des études économiques (par exemple Ericsson 2013) ont montré que le doublement de la vitesse du haut débit ajoute 0,3 % à la croissance du PIB^{Note de bas de page 93}. Comme nous l'avons souligné dans la section précédente, les nouveaux investissements dans les satellites devraient permettre d'augmenter la vitesse de téléchargement à large bande par satellite à l'avenir, qui pourrait atteindre 100 Mo/s selon Xplornet. Des vitesses plus élevées améliorent principalement la productivité, car plus d'informations peuvent être transférées et stockées en ligne, ce qui fait gagner du temps aux travailleurs. De plus, il est possible de distribuer des quantités plus importantes d'informations de meilleure qualité qu'auparavant, ce qui peut ouvrir de nouvelles possibilités créatives et commerciales. Enfin, des vitesses Internet plus élevées peuvent également créer de nouveaux emplois, soit directement liés à la modernisation des infrastructures (fabrication de nouveaux satellites), soit faciliter de nouveaux emplois indirects (voir la section suivante).

3.5.2.3 Soutenir la croissance de l'emploi au Canada

La création d'emplois peut être induite directement ou indirectement par la création de nouveaux réseaux à large bande par satellite. Premièrement, elle peut créer des emplois directement liés à la conception, à la construction et à l'installation de réseaux de satellites. De plus, elle permet de créer des centaines d'emplois à long terme pour des techniciens du service à la clientèle et du soutien technique, souvent à l'extérieur des zones urbaines. Par exemple, le fournisseur rural de services Internet Xplornet a ouvert en 2017 un nouveau centre de contact à Cornwall, en Ontario, qui emploie plus de 120 personnes. L'entreprise emploie actuellement plus de 800 personnes dans tout le Canada. Xplornet a son siège social dans la petite ville de Woodstock au Nouveau-Brunswick (5 300 habitants) et a été élu à plusieurs reprises meilleur employeur au Canada atlantique^{Note de bas de page 94}. Malheureusement, le nombre total d'emplois directement liés à la fourniture de services à large bande par satellite n'a pu être calculé à partir des sources publiques disponibles. Des études antérieures sur le marché américain ont établi un lien entre les investissements dans l'infrastructure à large bande par satellite et la création d'emplois, à raison d'environ un emploi par 70 000 $ en dépenses, y compris les effets multiplicateurs. Comme Xplornet a investi plus d'un milliard de dollars canadiens en capacité satellitaire au cours de la dernière décennie, cela correspondrait environ à 14 000 emplois cumulatifs (directs, indirects, induits) créés pendant cette période.

Le positionnement du Canada au sein de l'industrie des satellites offre au gouvernement et aux entreprises la possibilité d'investir dans des technologies satellitaires « maison » qui créent des emplois tout en augmentant la connectivité dans tout le Canada. Avec de multiples investissements gouvernementaux représentant près de 11,5 millions de dollars, Advantech Satellite Networks sera en mesure de développer de nouveaux terminaux et concentrateurs au sol qui permettront un accès à haut débit dans les zones rurales et éloignées dans le cadre d'un projet de 30 millions de dollars. Cet investissement remboursable contribuera à la création de plus de 95 emplois au Québec^{Note de bas de page 95}.

Le haut débit peut également offrir des possibilités d'emploi égales aux personnes vivant en milieu rural, étant donné que les demandes d'emploi sont de plus en plus souvent traitées en ligne. Northwestel précise que de nombreux habitants de collectivités nordiques n'ont pas été en mesure de télécharger leur curriculum vitae pour postuler un emploi, soit en raison d'une infrastructure à large bande insuffisante ou d'un manque d'infrastructure.

Enfin, le haut débit peut soutenir l'innovation sur le lieu de travail grâce à des pratiques de travail flexibles telles que le travail à domicile (télétravail). Un nombre non déterminé d'employés travaillant à domicile dépendent des satellites pour communiquer avec le bureau. Le télétravail permet non seulement de réduire les coûts (p. ex. locaux à bureaux, transports), mais aussi d'offrir des solutions de rechange à la migration urbaine.

3.5.2.4 Améliorer l'éducation dans les collectivités nordiques

La large bande permet d'offrir des services d'éducation ou de télé-éducation aux communautés rurales et éloignées. Un élève des régions rurales peut maintenant avoir accès à la documentation et aux enseignants grâce à une connectivité par satellite qu'il n'aurait pas pu avoir autrement. Cela signifie également que les individus, en particulier les élèves, peuvent apprendre sans avoir besoin de déménager vers les centres urbains.

3.5.2.5 Une meilleure santé grâce à la télémédecine

La cybersanté aide les Canadiens à avoir accès à des soins de santé de meilleure qualité plus efficacement, grâce à des solutions et services numériques. Ce domaine devrait connaître une croissance rapide au cours des prochaines années, alimenté par l'adoption généralisée de l'accès à large bande et le vieillissement rapide de la population.

Pour les résidents des régions rurales et éloignées du Canada, comme les régions nordiques, la télémédecine facilite l'accès aux soins médicaux et donne accès à des soins qui ne seraient pas disponibles autrement et, ultimement, améliore la santé des membres de ces collectivités. Santé Canada dispose d'un programme spécifique appelé Programme d'infostructure de la cybersanté (PIC) qui met l'accent sur la modernisation et l'amélioration des services de soins de santé dans les communautés des Premières nations^{Note de bas de page 96}. Le programme fournit des fonds pour assurer la connectivité des collectivités des Premières nations qui utilisent la télésanté. Neuf collectivités des Premières nations qui dépendent du satellite ont reçu du financement dans le cadre du PIC.

Ultimement, la télémédecine et la connectivité à large bande sous-jacente permettent d'accroître l'accès aux services, ce qui améliore la santé des Canadiens tout en réduisant les temps d'attente et les coûts du système de santé pour le gouvernement. Le satellite joue un rôle clé dans l'offre de télémédecine et dans les résultats positifs pour la santé, notamment dans les zones rurales. Par exemple, la région du Nord du Québec (y compris le Nunavik), qui dépend fortement de la technologie satellitaire pour la connectivité Internet, affiche des taux d'adoption de la télémédecine (pour 10 000 habitants) au moins 15 fois plus élevés que ceux de la région urbaine de Montréal selon une étude réalisée en 2015 par le Réseau universitaire intégré de santé (RUIS) de l'Université McGill^{Note de bas de page 97}.

Les séances de télésanté peuvent permettre d'économiser des frais de déplacement importants qui auraient été engagés si le patient avait réellement voyagé au lieu d'assister à une séance de télésanté. L'analyse de l'évitement des coûts dans quatre provinces montre que 10 300 séances de télésanté ont permis d'économiser 11,7 millions de dollars en frais de déplacement (grâce à toutes les technologies d'accès). D'après ces indicateurs, les économies réalisées dans les neuf collectivités des Premières nations qui dépendent du satellite sont estimées à au moins 600 000 $ par année.

Pour l'avenir, on peut s'attendre à ce que les mesures globales de réduction des coûts identifiées s'additionnent au cours des prochaines décennies en raison d'une confluence de facteurs, notamment l'adoption croissante des services de télémédecine dans les régions rurales, comme en témoigne l'étude de McGill sur la télémédecine, le vieillissement rapide de la population et la qualité et la disponibilité accrues des services large bande par satellite.

Non seulement la télésanté améliore la vie des Canadiens, mais elle a aussi un impact important sur les efforts internationaux de secours humanitaire. Par exemple, des médecins basés au Canada ont été en mesure d'appuyer les efforts de secours en Syrie. Grâce à la connexion vidéo par satellite, les médecins peuvent consulter d'autres médecins et obtenir de l'aide pendant les interventions chirurgicales. Le Dr Ahmad Chaker, de l'Ontario, est l'un des nombreux médecins ayant participé, sur une base volontaire, au traitement de cas de blessures à la tête et d'autres blessures liées à un traumatisme^{Note de bas de page 98}.

3.5.3.1 Solutions par satellite

Les services à large bande par satellite sont offerts principalement par quelques acteurs clés. Xplornet est le plus grand fournisseur d'accès Internet en milieu rural utilisant des réseaux sans fil fixes et par satellite. Pour ses activités satellitaires, la société loue la pleine capacité des satellites Echostar-17, Echostar-19, Viasat-1 et Viasat-2 au-dessus du Canada. Elle loue également de Télésat une partie de la capacité en bande Ka d'Anik-F2. L'entreprise regroupe la capacité, la connectivité et l'équipement en un seul service et offre une connectivité à large bande par satellite directement aux ménages ruraux. SSi Micro offre également des services Internet aux communautés nordiques (Nunavut et régions environnantes). En tant que fournisseur de dorsale satellite utilisant la fibre optique et les hyperfréquences pour l'accès au dernier kilomètre, la compagnie loue de la capacité en bande C d'Anik-F2 et Anik-F3 (satellites de Télésat). Selon SSI, l'avantage de la bande C est qu'elle couvre toutes les régions du Nord avec un seul faisceau, ce qui permet de faire des appels téléphoniques sans sauts et réduit la latence.

La disponibilité croissante des satellites à haut débit (SHD) a considérablement amélioré la disponibilité, le coût et la qualité de la large bande par satellite au Canada. Néanmoins, une pénurie de capacité satellitaire abordable est encore souvent soulignée par les collectivités situées au nord du 60e parallèle.

On s'attend à ce qu'une nouvelle génération de systèmes SHD réduise davantage les coûts et augmente le débit disponible au Canada, y compris dans le Nord. Télésat a annoncé ses plans pour un nouveau satellite, Telstar-20V, qui pourrait ajouter 40 Go/s de capacité supplémentaire dans le nord du Canada. De plus, la constellation de près de 120 satellites à large bande en orbite basse à haut débit de Télésat, dont le lancement est prévu pour 2021, offrira une couverture à faible latence de tout le Canada, avec une forte couverture des latitudes nordiques par une orbite polaire. La constellation de plus de 700 satellites proposée par OneWeb fournira également une couverture globale du Canada, pays visé comme l'un des premiers marchés de l'opérateur dès son entrée en service limitée prévue en 2020.

Le haut débit par satellite devrait non seulement connecter un plus grand nombre de ménages, mais aussi améliorer sensiblement la qualité du service au cours de la prochaine décennie. La mise en service de nouveaux systèmes SDH devrait permettre de remédier à d'autres pénuries en matière de capacité. De nouveaux projets de constellation (OneWeb, Télésat et SpaceX) seront lancés, en plus des satellites supplémentaires de SES (SES-17), Télésat (Telstar 19V), Hughes (Echostar-24) et Viasat (Viasat-3), afin d'offrir des services haut débit uniformes aux consommateurs des régions rurales et éloignées.

3.5.3.2 Solutions de rechange

Les technologies utilisées présentement pour les solutions par satellite et fournir une connectivité à large bande sont la fibre optique, la ligne d'accès numérique (DSL), le câble et la connectivité sans fil. Ces solutions sont largement déployées en milieu urbain et périurbain, et sont partiellement disponibles en milieu rural. Les indicateurs des télécommunications mondiales de l'UIT pour 2017 montrent que le câble et la DSL sont toujours les réseaux terrestres dominants au Canada, reliant plus de 7 millions d'abonnés pour le câble et 4,5 millions pour la DSL. La fibre optique permet à l'utilisateur final d'avoir les débits de données les plus élevés (≥ 1 Go/s), avec peu ou pas de dégradation sur de longues distances. Les inconvénients de la fibre sont les coûts de construction, qui peuvent limiter les déploiements dans les zones à faible densité de ménages ou d'entreprises, et sa vulnérabilité aux coupures si elle n'est pas correctement installée. Néanmoins, la pénétration de la fibre optique a augmenté rapidement au cours des dernières années, surtout au détriment du câble et de la DSL, ayant doublé par rapport aux niveaux de 2015 pour atteindre plus de 1,3 million d'abonnés partout au Canada.

Alors que les réseaux mobiles (cellulaires) à large bande ont étendu leur couverture au pays, le coût (et la valeur) des plans de données mobiles ne peut concurrencer celui des solutions de réseaux terrestres fixes. Les tours fixes sans fil sont maintenant déployées et considérées comme la solution la plus économique pour les zones comprenant de 5 à 30 ménages par kilomètre carré. Les réseaux sans fil bénéficient d'un faible coût de déploiement, mais d'une portée relativement limitée (jusqu'à 15 km) par rapport aux satellites. Tel que mentionné dans la section, on s'attend à ce que le satellite demeure l'option la plus rentable pour les zones à faible densité. Xplornet présente le satellite comme la solution la plus efficace pour les zones résidentielles où la densité des ménages est inférieure à 5 ménages par kilomètre carré. En fait, le satellite est la seule option et la seule solution disponible pour les ménages éloignés et ruraux où le déploiement d'un réseau de fibre optique n'est pas économiquement réalisable. En outre, le satellite n'est pas toujours en concurrence avec les réseaux terrestres, mais il peut être utilisé comme solution de secours en cas de panne. Une analyse des différentes technologies d'accès est présentée ci-dessous.

3.5.3.3 Obstacles potentiels à la croissance future

L'évolutivité et le coût sont deux domaines clés déterminés comme des inhibiteurs de la croissance future des satellites. Dans le cas de l'évolutivité, le réseau fixe sans fil et le réseau à fibre optique sont mieux adaptés pour atteindre un plus grand nombre d'utilisateurs. Les communautés du Nord font pression pour bénéficier de solutions de fibre optique par l'intermédiaire de différents projets afin d'obtenir un accès Internet haute vitesse. De plus, des organismes sans but lucratif recueillent des fonds pour l'expansion du réseau à fibre optique dans les régions rurales. La société SWIFT cherche à assurer la connectivité dans le sud-ouest de l'Ontario avec un réseau de fibre optique. Grâce au financement de 180 millions de dollars fourni par les gouvernements du Canada et de l'Ontario, SWIFT prévoit déployer son service d'ici 2022. Une fois pleinement opérationnel, le projet pourrait en fait attirer les abonnés au haut débit par satellite dans cette région.

On s'attend à ce que le coût de la connectivité par satellite demeure un obstacle, en particulier dans les marchés où les prix sont moins abordables. La Commission des Nations Unies sur la large bande stipule que la large bande est abordable si un plan d'accès au large bande fixe d'entrée de gamme est disponible à 5 % ou moins du revenu mensuel moyen. Les données du recensement indiquent que le revenu médian des communautés autochtones est nettement inférieur à la moyenne nationale, et que 27 communautés ont déclaré des revenus totaux médians inférieurs à 10 000 $^{Note de bas de page 99}. Malgré la baisse des coûts de la bande passante par satellite, les collectivités du Nord continueront de dépendre de l'appui du gouvernement pour la connectivité à large bande. Le fournisseur de services SSi Micro souligne le besoin d'avoir un soutien financier soutenu de la part du gouvernement pour une dorsale d'accès ouvert. Les cycles d'engagement actuels créent des inefficacités, car un fournisseur de satellites n'a que quelques années pour rentabiliser son investissement^{Note de bas de page 100}.

Enfin, la disponibilité d'une capacité satellitaire à faible coût et à faible latence au Canada dépend du lancement réussi des futures constellations LEO. Ces projets de plusieurs milliards de dollars (Télésat LEO, SpaceX Starlink, etc.) en sont aux premiers stades de développement et doivent encore obtenir du financement avant qu'ils ne se concrétisent.

Transport/logistique

3.6.1.1 Logistique maritime

Le transport maritime joue un rôle crucial dans les échanges et le transport de marchandises à l'échelle mondiale. L'Organisation maritime internationale (OMI) des Nations Unies estime que le transport maritime représente plus de 90 % du commerce mondial et qu'il constitue l'option la moins coûteuse et la plus efficace pour expédier des cargaisons massives partout sur la planète^{Note de bas de page 108}. Avec plus de 10,5 milliards de tonnes de marchandises transportées par voie maritime en 2017 et un taux de croissance annuel estimé à 3,2 % jusqu'en 2022, cette industrie a beaucoup à gagner de la modernisation et de l'intégration des technologies embarquées dans ses équipements. Les relais de données satellitaires qui survolent les océans et qui sont installés dans les emplacements géographiques où les réseaux terrestres ne peuvent pas assurer une transmission adéquate des données, et les informations de positionnement précises fournies par les systèmes de navigation spatiale représentent des atouts très précieux pour l'industrie^{Note de bas de page 109}.

Le suivi de la flotte et des actifs est l'une des principales préoccupations des opérateurs dans le monde entier. Le système d'identification automatique (SIA), l'équivalent maritime du contrôle du trafic aérien, est mis en œuvre dans l'industrie pour compléter l'utilisation des radars navals terrestres afin d'améliorer les capacités de surveillance des navires. Ce système embarqué sur le navire s'appuie sur des satellites pour détecter la position, la trajectoire, la vitesse et la signature SIA de chaque navire (qui permet de distinguer un navire des autres navires qui l'entourent), les données étant transmises aux autorités côtières et aux réseaux terrestres pour appuyer les activités de contrôle, de surveillance et de suivi. Selon les règlements de l'OMI, les navires transportant plus de 300 tonnes en voyage international et les navires transportant plus de 500 tonnes de fret dans les eaux locales doivent avoir à bord des dispositifs SIA. L'utilisation de l'espace pour assurer la transmission des données est essentielle, car en raison de la courbure de la Terre, même si un navire est équipé de systèmes SIA, l'information ne peut être transmise par des moyens terrestres à plus de 74 km de la côte, ce qui signifie que les données de trafic SIA ne peuvent être reçues que par les navires proches ou les zones côtières locales. Ce problème est résolu par la couverture mondiale offerte par les ressources spatiales, qui permettent d'établir des liaisons de communication permanentes entre les stations maritimes et les stations au sol concernées. Des institutions telles que l'Agence spatiale européenne (ESA) soutiennent actuellement le développement de systèmes SIA par satellite, en l'occurrence dans le cadre de son programme ARTES (Advanced Research in Telecommunications Systems)^{Note de bas de page 110}.

En ce qui concerne les avantages, les activités de surveillance et de suivi rendues possibles par la mise en œuvre de systèmes d'IdO à bord des navires, appuyées par des ressources spatiales, peuvent améliorer et aider à résoudre les problèmes liés : à la logistique, à la surveillance des conteneurs et à la surveillance du rendement de l'équipement. Par conséquent, l'intégration de cette technologie pourrait entraîner des économies substantielles pour les propriétaires de flottes. McKinsey prévoit que l'installation de dispositifs d'IdO sur chaque conteneur maritime pour relayer le positionnement et d'autres données pertinentes pourraient permettre d'améliorer de 10 à 25 % le taux d'utilisation des équipements de fret, ce qui se traduirait par une réduction de 13 milliards de dollars des dépenses consacrées aux conteneurs^{Note de bas de page 111}. Un autre exemple d'utilisation pratique de l'IdO pourrait être l'intégration de capteurs de température, d'humidité et de composition de l'air pour surveiller les expéditions réfrigérées ou organiques stockées dans des conteneurs afin de réduire les coûts liés aux dommages en transit. Là encore, des moyens satellitaires seraient utilisés pour établir des liaisons de communication entre les navires de charge et les parties réceptrices ou inspectrices en ce qui concerne l'échange de marchandises, ce qui permettrait une gestion saine et une prise de décision efficace. En outre, on observe une tendance mondiale à l'accélération des investissements dans les systèmes de sensibilisation au domaine maritime, grâce à l'échange d'informations en temps opportun et à la coordination des réponses entre les participants, afin de soutenir les questions de défense et de sécurité, ce qui permet d'améliorer la sécurité publique.

3.6.1.2 Transport terrestre

L'industrie du camionnage joue un rôle central dans la distribution des marchandises par voie terrestre. Les marchandises arrivent souvent à terre par bateau dans le cadre de réseaux de transport multimodaux ou intermodaux. L'industrie du camionnage sert l'économie en transportant d'importantes quantités de matières premières, de produits en cours de fabrication et de marchandises prêtes à être livrées. Le marché mondial du camionnage devrait croître à un taux de croissance annuel composé modéré de 3,1 % d'ici 2024. Ce taux représente un marché mondial de 3,7 millions de véhicules vendus (capacité moyenne et lourde) d'ici 2024, la majorité étant constituée de véhicules utilitaires lourds^{Note de bas de page 112}. Toutefois, les études récentes tendent à être légèrement pessimistes quant à l'avenir à long terme de l'industrie et à invoquer les améliorations technologiques des camions pour compenser la baisse prévue des ventes dans un proche avenir^{Note de bas de page 113}.

La modernisation des camions est aujourd'hui la principale voie empruntée par les équipementiers (OEM). Comme on l'a vu dans la section sur l'agriculture, la numérisation a pris de l'ampleur et a été mise en œuvre de façon significative dans les tracteurs. La même tendance s'observe aujourd'hui dans l'industrie du transport par camion, avec l'introduction de la télématique, des capteurs et des solutions d'informatisation dans les produits des constructeurs qui, en d'autres termes, utilisent la toute nouvelle technologie d'IdO dans leurs véhicules. Ces systèmes seront conçus entre autres pour suivre l'emplacement et le kilométrage, alerter en cas d'ouverture des portes, surveiller la température et l'humidité à l'intérieur de la cabine, optimiser les itinéraires, assurer une utilisation optimale de la capacité. L'adoption de la télématique et des logiciels, avec des dispositifs interconnectés, permet d'optimiser la circulation des camions, d'améliorer les conditions de travail des chauffeurs, d'économiser du carburant et d'augmenter la durée de vie utile des camions en contrôlant l'usure des composants mécaniques^{Note de bas de page 114}.

L'utilisation des ressources spatiales permet la transmission de cette quantité émergente de données entre les différents acteurs de la chaîne de valeur du transport terrestre. Les systèmes GPS/GNSS fournissent aux conducteurs des informations de géolocalisation précises pour soutenir et optimiser leurs itinéraires et leurs conditions de conduite, tandis que les applications de communication par satellite permettent aux propriétaires de flottes de surveiller et de suivre leurs actifs, de rester en contact permanent avec leurs employés, même s'ils sont situés dans des endroits éloignés hors de portée de l'infrastructure des communications terrestres du réseau. L'Australie est un exemple modèle de l'adoption de telles pratiques, le pays étant confronté à de nombreux défis géographiques et comptant sur le camionnage comme partie intégrante de son économie^{Note de bas de page 115}.

L'industrie du transport terrestre génère un besoin constant d'informations de géolocalisation par satellite et de transmission de données en raison de sa nature mobile et de la nécessité de livrer des marchandises dans des zones géographiquement difficiles où l'installation de réseaux terrestres est complexe, afin de répondre aux besoins télématiques nouveaux et croissants des différents acteurs du secteur du camionnage.

3.6.1.3 Utilisation par les consommateurs.

Le GPS gagne en importance et son utilisation augmente d'année en année, non seulement pour le transport par camion, mais aussi pour les besoins des consommateurs individuels. Aujourd'hui, la plupart des utilisations de l'IdO par les consommateurs sont interconnectées et réalisées au moyen d'appareils mobiles tels que les téléphones intelligents, grâce à l'utilisation d'applications spécialement conçues, la géolocalisation étant la donnée spatiale la plus utilisée pour ce marché.

Le système mondial de localisation (GPS) est utilisé quotidiennement par des millions de propriétaires de téléphones intelligents pour déterminer leur géolocalisation ou repérer leur destination cible, se traduisant par des itinéraires optimisés et des gains de temps pour les consommateurs. Des dizaines d'applications sportives et de condition physique comme Strava et Runtastic ou des produits portables comme Fitbit, Apple Watch ou d'autres équipements proposés par Garmin pour améliorer la collecte de données sportives, utilisent les informations GPS comme données de base pour offrir aux consommateurs toute une gamme d'informations (distance, temps de déplacement, calories consommées, vitesse moyenne, altitude, fréquence cardiaque) sur leurs activités quotidiennes. De plus, en s'appuyant toujours sur les données de géolocalisation, de nouvelles applications comme Uber sont nées de l'interconnexion entre les téléphones des conducteurs et des clients en utilisant une géolocalisation spatiale pour déterminer les trajets et véhicules les plus efficaces pour chaque besoin spécifique des consommateurs.

Ces nouvelles entreprises ont apporté un nouveau flux de revenus dans les pays permettant leur utilisation, illustré par Uber qui déclare avoir créé 160 000 emplois aux États-Unis en 2017^{Note de bas de page 116}. Comme on l'a vu, les avantages associés à la liaison entre l'utilisation de l'espace et les applications dérivées de l'IdO pour les particuliers sont nombreux : création d'emplois, amélioration de la productivité par le gain de temps, meilleure efficacité des déplacements, amélioration des avantages sociaux tels que la santé et le bien-être individuel, etc. Selon des études récentes, l'accès élargi à l'information GPS a des répercussions économiques mondiales importantes sur les transports, qui s'élèvent à plus de dix milliards de dollars par an^{Note de bas de page 117}.

3.6.2.1 Améliorer l'utilisation des conteneurs maritimes

Responsable de 90 % du transit mondial des marchandises, l'industrie maritime est un marché clé pour l'IdO, qui permet d'améliorer l'efficacité de la logistique du transport maritime. La nature évolutive constante du suivi des actifs en fait un outil idéal pour les solutions de communication machine. En moyenne, un conteneur d'expédition n'est en mer que pendant 20 % de sa durée de vie, le reste de sa vie étant passé en transport terrestre ou en entreposage. Cependant, comme les ports sont de plus en plus occupés en raison de l'augmentation du commerce maritime, les entreprises de logistique cherchent à améliorer l'efficacité de la chaîne d'approvisionnement tout en maintenant les délais de distribution.

Selon McKinsey^{Note de bas de page 118}, en insérant l'IdO dans le processus, en installant des dispositifs de suivi dans chaque conteneur et en assurant la transmission des données de voyage, d'utilisation et de localisation par satellite aux centres de contrôle, les compagnies maritimes devraient améliorer l'utilisation des conteneurs de 25 % d'ici 2025, ce qui permettra de réaliser des économies de 17 milliards de dollars réalisées dans le secteur logistique (grâce à une utilisation accrue des conteneurs, ce qui permettra de transporter davantage de matières dans le monde). Cela se traduit par un impact positif de 170 millions de dollars pour l'industrie maritime canadienne d'ici 2025. Avec 18 grands ports et 310 millions de tonnes de marchandises manutentionnées annuellement, ce qui représente un PIB total de 25 milliards de dollars, les installations maritimes du Canada génèrent des retombées économiques importantes pour le pays et pourraient accélérer son taux de croissance annuel de 2,1 % si cette technologie était intégrée aux infrastructures.

En outre, le suivi des cargaisons peut avoir d'autres avantages en ce qui concerne le maintien de la qualité du service de livraison maritime fourni. Des capteurs d'humidité, de température et de pression peuvent être placés à l'intérieur des conteneurs et alerter les équipes lorsque des cargaisons fragiles telles que des aliments frais ou des produits électroniques ont atteint un état critique afin que les travailleurs puissent atténuer les dommages pendant le transport. Les estimations de la recherche montrent que jusqu'à 50 % des dommages causés aux marchandises lors des déplacements peuvent être évités grâce à l'utilisation de capteurs IdO qui surveillent l'état du fret et transmettent les informations aux stations de contrôle par satellite. Cela peut réduire de 130 millions de dollars les coûts causés par les marchandises endommagées à partir de 2025. Les possibilités offertes par une telle technologie comprennent, par exemple, le changement de trajectoire d'un navire afin de faire une escale ou d'atteindre une rive voisine pour garder les denrées périssables fraîches; accélérer la vitesse d'un navire pour arriver à destination plus tôt que prévu après avoir constaté des dommages importants ou le risque de perdre une partie des marchandises et/ou envoyer des ordres à l'équipage pour modifier les conditions de chargement, c'est-à-dire la température ambiante, la pression et l'humidité ou même réorganiser la façon de placer les marchandises dans les conteneurs. Les pertes dans le secteur de la livraison de colis sont également préoccupantes, avec 0,5 % à 3 % du total des marchandises en transit perdues selon les régions. La mise en œuvre de puces IdO pour surveiller les colis pourrait prévenir une bonne partie de ces pertes.

3.6.2.2 Réduire la consommation de carburant des camions

À la fin de l'année 2016, Transports Canada a indiqué que plus de 66 000 entreprises canadiennes avaient pour activité principale le transport par camionnage. Pour ce secteur d'activité, l'IdO spatioporté faisant intervenir des applications GPS et de télécommunications pourrait réduire considérablement la consommation de carburant, un facteur de coût majeur et un problème d'impact environnemental auquel est confrontée l'industrie. L'utilisation de la « télématique », terme que l'industrie du camionnage utilise pour désigner tous les capteurs intégrés dans les camions qui envoient des données aux centres de contrôle, peut s'appliquer de diverses façons pour aider les entreprises à réduire leurs coûts d'exploitation.

Des capteurs peuvent être installés dans les moteurs des camions pour mesurer la vitesse de ces derniers. Au-dessus de 88 km/h, l'efficacité énergétique du camion en kilomètre par litre (km/l) commence à diminuer, à un taux de 0,04 km/l par km/h. Par conséquent, un camion roulant à 98 km/h perdra 0,4 km par litre de carburant consommé, ce qui, pendant la durée de vie du camion, peut entraîner des coûts importants. Les capteurs qui transmettent la vitesse à laquelle le camion roule peuvent envoyer des alarmes au centre de contrôle pour qu'il en informe le conducteur. En 2016, plus d'un million de camions moyens et lourds étaient en service au Canada, avec une distance moyenne parcourue par année de 52 000 km. En supposant que les conducteurs dépassent la vitesse permise de 10 km/h en moyenne pendant 10 % du temps d'utilisation, les coûts associés à une mauvaise utilisation du carburant pourraient atteindre 2 milliards de dollars par année. Selon les estimations d'Euroconsult concernant la part « spatiale » du marché mondial de l'IdO, équivalant à 2 %, la valeur des économies de carburant attribuables à la technologie satellitaire grâce à l'amélioration des capacités de surveillance est d'environ 50 millions de dollars par an. Suivant la même approche, des puces intégrées mesurant la pression des pneus peuvent également contribuer à une meilleure efficacité énergétique. Dans ce cas également, des alertes peuvent être envoyées aux conducteurs et au personnel responsable de l'entreprise pour permettre l'application d'actions correctives.

D'autre part, les dispositifs de suivi GPS installés dans les camions peuvent permettre aux propriétaires de parcs de connaître en temps réel l'emplacement exact de leurs biens. Ainsi, en ayant accès à des données à jour sur les embouteillages et les éventuels blocages météorologiques sur les routes, le personnel responsable peut fournir des conseils précis aux chauffeurs et leur recommander les itinéraires optimaux afin de réduire le temps de conduite et d'accélérer les livraisons. De plus, un itinéraire d'acheminement efficace peut réduire le temps de marche au ralenti des moteurs des camions ce qui, pour certaines entreprises, représente jusqu'à 50 % du temps de marche du parcs de camions et qui se traduit par une consommation de carburant importante sans retour sur investissement. L'American Trucking Association estime que 4 milliards de gallons de carburant ont été consommés par les moteurs tournant au ralenti en 2016, ce qui se traduit par un coût total stupéfiant de 14 milliards de dollars pour les entreprises de camionnage et, en plus des coûts du carburant, l'association déclare qu'un moteur tournant au ralenti une heure par jour pendant une année complète entraîne une usure des moteurs représentant 64 000 milles parcourus, ajoutant les coûts de maintenance aux propriétaires de parcs.

3.6.2.3 Optimisation des activités quotidiennes d'acheminement pour les Canadiens

Les applications GPS pour les particuliers continuent de connaître une forte croissance, rendue possible par des appareils de poche encore plus performants et avec une technologie GPS intégrée. On estime qu'il y a plus de 40 millions d'appareils GPS de « services basés sur la localisation » au Canada seulement. Ces affirmations sont confirmées par le taux croissant d'utilisateurs canadiens de téléphones intelligents, qui culminera à 76 % en 2017, selon les estimations de Statistique Canada (statistiques sur la population canadienne âgée de plus de 15 ans). Au Canada, 23,4 millions d'utilisateurs de téléphones intelligents utilisent maintenant les données de géolocalisation dans l'espace comme données de base dans de multiples « applications », comme l'établissement des itinéraires automobile, les fonctions cartographiques, le géomarketing, la géolocalisation, etc. Ainsi, plus de 23 millions de Canadiens profitent des applications GPS par satellite pour optimiser le routage. Cela peut également avoir d'autres avantages, comme l'optimisation des déplacements en voiture, une sécurité accrue grâce à la prévention de la perte ou la possibilité de signaler des lieux à des tiers, etc.

3.6.2.4 Améliorer la surveillance des navires dans les eaux canadiennes

Les ressources spatiales jouent un rôle majeur dans la surveillance de l'activité maritime grâce à la technologie du Système d'identification automatique (SIA). Les dispositifs intégrés transmettent aux satellites la signature SIA d'un navire, laquelle fournit des données sur l'identité, la direction et la vitesse d'un navire. Le système SIA est utilisé par les autorités pour réduire les collisions entre les navires en mer, en particulier dans les zones à forte densité de trafic. Il facilite la recherche et le sauvetage, aide à surveiller les flottes de pêche, et lorsqu'il est combiné à l'imagerie SAR pour repérer les navires étrangers (c'est-à-dire ceux qui n'ont pas de transpondeur SIA) ou les activités illégales (comme la vidange des eaux de cale dans les aires protégées).

Des solutions comme celles proposées par exactEarth permettent aux compagnies maritimes de recevoir des informations pour suivre leurs navires, apporter un soutien aux équipages en cas d'urgence et permettre aux gestionnaires de mieux visualiser les conditions environnementales dans lesquelles leurs navires sont utilisés. La constellation de satellites de la société, exactView lui permet d'assurer un suivi constant de 165 000 navires dans le monde entier et de compiler plus de 7 millions de transmissions SIA par jour.

Le gouvernement canadien est en mesure de surveiller tous les navires qui traversent les eaux sous contrôle canadien à l'aide de la technologie SIA, pour des raisons de sécurité et de sûreté en mer, ainsi que pour appuyer les intérêts commerciaux, comme la pêche.

L'industrie de la pêche représente une part importante des activités du Canada, injectant 6 milliards de dollars dans l'économie canadienne et occupant le deuxième rang dans les exportations alimentaires canadiennes, touchant plus de 140 pays à travers le monde, selon les chiffres publiés par le gouvernement en 2015. Selon les rapports de l'ONU élaborés par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), la pêche illégale représente plus de 15 % des prises mondiales. Par conséquent, les avantages économiques pour l'industrie canadienne de la pêche pourraient être menacés par des pratiques illégales qui ont lieu dans d'autres régions du monde. Les ressources spatiales ont un rôle important à jouer dans l'atténuation des effets de la pêche illicite, non déclarée et non réglementée, en permettant l'utilisation de la technologie SIA afin de détecter, suivre et surveiller les activités et les opérations des bateaux de pêche. Pour lutter contre ces tendances, les processus appuyés par satellite comprennent l'utilisation d'images d'OT prises à des emplacements maritimes précis et la soustraction/superposition des résultats obtenus avec une carte SIA de la même zone, afin d'identifier les navires non immatriculés.

3.6.2.5 Soutenir la création d'emplois au Canada

Les sociétés de covoiturage de pair à pair, comme Uber, Lyft, etc. sont essentiellement des services de taxi rendus possibles par des dispositifs intelligents embarqués s'appuyant sur le GPS. Dans le cas d'Uber, la navigation par satellite est utilisée pour détecter les conducteurs les plus proches de l'emplacement de l'utilisateur, ce qui permet de créer une connexion entre le conducteur et l'utilisateur afin que le service soit fourni. Les derniers chiffres publiés par l'entreprise (2016) indiquent que 22 000 conducteurs canadiens opèrent officiellement sous le nom d'Uber, alors que l'entreprise prétend avoir créé 160 000 nouveaux emplois aux États-Unis en 2017. Euroconsult estime que les services Uber avec GPS créeront jusqu'à 24 500 emplois à temps partiel au Canada en 2027. Les conducteurs sont considérés comme des travailleurs indépendants et autonomes, ils doivent donc payer des impôts à l'Agence du revenu du Canada (ARC) ainsi que la taxe de vente harmonisée (TVH) au gouvernement.

Selon les estimations d'Uber et des sources publiques, un conducteur gagne en moyenne un peu plus de 20 $ l'heure, après soustraction de la part de l'entreprise et des autres frais connexes (programme « Safe Ride »). En divisant les données de l'entreprise sur le nombre total de trajets par le montant total généré par les conducteurs, on obtient un tarif moyen par trajet de 11 $ seulement. En établissant des hypothèses sur le nombre total d'heures travaillées, on obtient un revenu total estimé des conducteurs d'Uber au Canada de 360 millions de dollars en 2018, dont environ 54 millions de dollars sont perçus en recettes fiscales.

3.6.2.6 Amélioration de la santé et de la condition physique des Canadiens

Les applications de santé et de remise en forme pour les utilisateurs généraux sont en pleine expansion. Au cours des trois dernières années, elles ont connu un taux de croissance de 330 % et elles sont utilisées par 29 % de la population de 18 à 29 ans. La majorité des plateformes utilisées pour accéder à ces applications sont des téléphones intelligents. Grâce à l'intégration du GPS, les utilisateurs peuvent suivre la distance parcourue à la course ou à vélo, la vitesse moyenne, l'inclinaison, etc.

Lors d'un récent sondage mené en mai 2018, plus de 300 000 applications liées à la santé et à la remise en forme, dont un tiers sont basées sur la technologie GPS, ont été téléchargées par des utilisateurs canadiens de téléphones intelligents au cours de ce mois^{Note de bas de page 119}. Strava, Runastic, Nike+ Run Club sont des exemples d'applications mobiles utilisées quotidiennement par les Canadiens. Ces nouvelles plateformes permettent non seulement aux consommateurs de mesurer leur performance physique et d'avoir une vue d'ensemble de leurs progrès au fil du temps, mais elles ont également un volet social qui motive et encourage les gens à faire de l'exercice en groupe. Fitbit, l'application américaine la plus populaire pour la santé et la remise en forme, a enregistré plus de 85 billions de pas pour 167 milliards de minutes d'exercice depuis sa création. Les résultats du troisième trimestre de 2017 indiquent que la société a vendu 3,6 millions d'appareils portatifs, qui utilisent la navigation par satellite pour améliorer la condition physique et la santé générale.

3.6.3.1 Solutions par satellite

La nature mondiale de la technologie IdO et la grande quantité de données à recueillir en temps réel dans le monde entier exigent le soutien de constellations de satellites situées en orbite terrestre basse, comme les constellations SIA ou les nouvelles constellations axées sur l'IdO. De plus, le GNSS agit comme un catalyseur pour une multitude d'applications, dans lesquelles le GPS est la principale solution utilisée au Canada.

Les sociétés spatiales commerciales canadiennes ont également commencé à lancer des systèmes spatiaux précurseurs répondant à la demande d'IdO. exactEarth a établi un partenariat avec Iridium pour héberger plus de 60 systèmes SIA fournissant des solutions de suivi des navires en temps réel sur les charges utiles de la constellation Iridium Next. La société a choisi la bande de fréquences VHF pour effectuer ses transmissions et affirme pouvoir fournir un positionnement très précis avec des temps de revisite moyens globaux de moins d'une minute. Helioswire et Kepler communications travaillent au lancement de constellations de satellites qui soutiennent l'industrie de l'IdO, dans le but de réduire la structure des coûts associée en utilisant la technologie des petits satellites et de démocratiser son accès dans le monde. La concurrence internationale s'intensifie, la société américaine Orbcomm propose désormais une couverture IdO et M2M à distance partout dans le monde permettant le suivi et la surveillance des actifs.

D'autre part, des technologies moins coûteuses dérivées de l'IdO et utilisant des solutions satellitaires sont actuellement mises au point et testées par les principales agences spatiales. Citons par exemple le programme de prévention de la piraterie maritime (MAPP), une initiative européenne visant à lancer de nouvelles méthodes peu coûteuses dérivées de l'espace pour réduire la piraterie dans le monde en améliorant la connaissance du domaine maritime et le suivi des navires. La viabilité économique est au cœur de ce nouveau système qui exploite l'imagerie d'OT et de minuscules dispositifs de suivi installés sur les navires afin de repérer tout comportement inhabituel potentiel des navires civils.

3.6.3.2 Solutions de rechange

Les infrastructures terrestres telles que la 4G et les futurs réseaux de communication 5G sont déjà bien développées et sont la solution préférée dans les zones urbaines. Plus la région est éloignée, y compris la haute mer, plus le recours aux satellites est grand en raison des coûts de construction d'une infrastructure terrestre. Il existe cependant quelques exceptions importantes à cet égard. Si la solution d'IdO est liée au GPS, il est difficile de la reproduire par voie terrestre. Uber, par exemple, a besoin de données de géolocalisation activées par le GPS pour fonctionner, même si la communication entre les appareils est largement basée sur la technologie terrestre.

3.6.3.3 Obstacles potentiels à la croissance future

La technologie IoT basée dans l'espace a fait son apparition ces dernières années, mais elle est encore loin d'être arrivée à maturité. Dans l'ensemble, il n'existe pas de véritable norme internationale concernant l'utilisation de l'IdO. L'Union internationale des télécommunications (UIT) et la IEEE Standards Association travaillent à la normalisation des communications et du matériel. Les gouvernements commencent maintenant à mettre en œuvre des règlements nationaux, comme la loi américaine sur l'amélioration de la cybersécurité de l'Internet des objets qui a été présentée au Congrès en août 2017. L'absence d'un cadre politique clair peut entraver le développement de systèmes technologiques en raison de l'incertitude quant à la technologie et à l'architecture du réseau qui pourraient être légalement limitées dans un avenir rapproché par les organismes internationaux.

Le piratage est également un problème; les dispositifs de l'IdO sont des concepts relativement simples associés à une connectivité globale, tout en étant capables de transporter des renseignements importants. L'absence d'un cadre réglementaire clair peut entraver le développement de systèmes technologiques en raison de l'incertitude quant à la technologie et à l'architecture du réseau qui pourraient être légalement limitées à l'avenir.