Images satellitaires et leurs traitements

Question 1

Qu’est-ce que la télédétection?

Answer 1

L’ensemble des connaissances et des techniques utilisées pour déterminer des
caractéristiques physiques et biologiques d’objets par des mesures effectuées à distance, sans contact
matériel avec ceux-ci

Discipline scientifique qui regroupe l’ensemble des connaissances et des techniques utilisées pour l’observation, l’analyse, l’interprétation et la gestion de l’environnement à partir de mesures et d’images obtenues à l’aide de plateformes aéroportées, spatiales, terrestres ou maritimes.

Question 2

Qu’est-ce que le rayonnement EM?

Answer 2

Le rayonnement EM est une forme d’énergie constituée des vibrations des champs électriques (E) et magnétiques (M) représentés par deux vecteurs perpendiculaires indissociables (figure 2).
La direction de propagation de l’onde est
perpendiculaire à ces deux champs

Question 3

Quel est la principale source d’EM?

Answer 3

La principale source d’ondes EM est le soleil.

Question 4

Qu’est-ce que le spectre électromagnétique?

Answer 4

Le spectre électromagnétique est le domaine total des longueurs d’onde ou des fréquences du rayonnement électromagnétique

Question 5

Quelle es la formule des ondes?

Answer 5

c = λf où c = la vitesse de la lumière, λ = la longueur d’onde et f = la fréquence.

Question 6

Quelle partie du spectre correspond à la lumière visible?

Answer 6

Nos yeux ne peuvent détecter qu’une petite partie du spectre de la lumière, soit environ 400 à
700 nanomètres (10-9 m)

Question 7

En quoi est subdivisé la partie de l’infrarouge du spectre?

Answer 7

Le spectre de l’infrarouge (IR) est subdivisé en trois
parties : « proche IR » (PIR : de 0,7 μm à 1,6 μm), « IR moyen » (MIR : de 1,6 à 4 μm) et « IR lointain» (de 3 μm à 1 000 μm)

Question 8

POurquoi la lumière visible est plus importante?

Answer 8

Le rayonnement du soleil se compose de toutes les ondes du spectre électromagnétique. Il est plus puissant dans la lumière visible où 50% du rayonnement se retrouve dans cette partie. L’infrarouge compose l’autre 50% et l’ultraviolet environ 1%. L’atmosphère absorbe une partie de ce rayonnement: l’ozone absorbe les ultraviolets, les particules d’eau absorbent une partie du
rayonnement infrarouge de grande fréquence et les hyperfréquences de petites longueurs d’onde(micro-ondes) et le CO2 absorbe l’infrarouge thermique ce qui contribue à l’effet de serre

Question 9

Qu’est-ce que L’éclairement « E » ?

Answer 9

Elle représente l’énergie reçue depuis toutes les directions par la source cible recevant l’onde électromagnétique. (en anglais irradiance).

Question 10

Qu’est-ce que L’exitance « M » : ou « émittance ».?

Answer 10

Elle représente la puissance totale émise par la source cible, par unité de surface, pour toutes les longueurs d’onde et dans toutes les directions.

Question 11

QU’est-ce que La luminance « L » ?

Answer 11

Elle représente la puissance émise dans une direction donnée par la
source cible par unité d’angle solide (angle en 3D). Elle est appelée «radiance» en anglais.
C’est ce que mesure le capteur.

Question 12

QU’est-ce que La réflectance « R »?

Answer 12

Elle correspond au rapport entre la luminance mesurée au capteur
et l’éclairement directionnel incident. C’est le terme que vous devez retenir pour bien
comprendre la suite.
Permet de prendre en compte le moment de la journée, la qt de lum

Question 13

Qu’est-ce que l’absorption (A) ?

Answer 13

l’énergie du rayonnement incident (I) est absorbée par la cible.
L’énergie émise est alors transformée en énergie thermique (infrarouge lointain).

Question 14

QU’est-ce que La transmission (T) ?

Answer 14

l’énergie du rayonnement incident (I) passe à travers la cible.

Question 15

Qu’est-ce que la réflexion?

Answer 15

la cible redirige l’énergie du rayonnement incident (I) : réflexion
spéculaire et réflexion diffuse

Question 16

Comment varie le comportement des ondes en foncion de leur longueur d’onde?

Answer 16

Ce contact dégage de

l’énergie. Plus la fréquence de l’onde est élevée, plus l’énergie sera grande.

Question 17

Qu’est-ce que la réflexion spéculaire?

Answer 17

La réflexion « spéculaire » renvoie une partie du rayonnement EM dans le milieu incident, sans
modification de la longueur d’onde. La direction de réémission est déterminée

Question 18

Qu’est-ce que la réflexion diffuse?

Answer 18

La réflexion diffuse
provoque un changement de direction du rayonnement incident. Elle se traduit par une réémission
du rayonnement incident dans toutes les directions

Question 19

De quoi dépend la facon dont une cible réfléchie la lumière?

Answer 19

dépend de l’amplitude de la rugosité de la surface par rapport à la longueur d’onde du rayonnement incident. Si la longueur d’onde du rayonnement est beaucoup plus petite que la rugosité de la surface ou que les particules qui composent la surface, la réflexion diffuse dominera (B sur la figure suivante). Au contraire, si la longueur d’onde du rayonnement est beaucoup plus grande que la rugosité de la surface ou que les particules qui
la composent, la réflexion spéculaire dominera (A sur la figure suivante)

Question 20

Quel caractéristique permet de de caractériser l’état de surface?

Answer 20

Puisque la luminance varie en fonction de l’éclairement incident, la réflectance (plus indépendante des conditions variables d’éclairement) représente mieux la capacité d’une surface à émettre ou réfléchir l’énergie. C’est donc la réflectance qui servira à caractériser l’état d’une surface naturelle donnée.

Question 21

Qu’est-ce que la signature spectrale?

Answer 21

La signature spectrale
correspond donc à la courbe montrant les différentes valeurs de réflectance d’un objet représentée selon diverses longueurs d’onde. En comparant la signature de différents objets, il sera
possible de les distinguer les uns des autres, alors que cette distinction serait peut-être impossible
s’ils étaient comparés à partir d’un seul intervalle de longueurs d’onde.

Question 22

Qu’arrive-t-il lors de l’absorbtion?

Answer 22

L’absorption s’accompagne généralement d’une émission d’une onde électromagnétique à plus
grande longueur d’onde (infrarouge thermique)

Question 23

Qu’arive-t-il lrs de la transmission?

Answer 23

. La transmission se produit lorsqu’une onde EM
touche un milieu semi-transparent (comme de l’eau). Une portion de l’onde est alors transmise
dans le milieu avec lequel l’onde entre en contact. La transmission est accompagnée d’un
changement dans la direction de propagation. La longueur d’onde est aussi modifiée, car la célérité
change.

Question 24

Quels sont les facteurs qui perturbent la signature spectrale perçue au capteur?

Answer 24

• les caractéristiques de prise de vue: La longueur d’onde, la largeur de la bande
  spectrale, l’angle de visée, l’angle solaire et l’angle azimutal (angle du plan de visée du capteur par rapport au nord magnétique) influencent l’intensité du signal perçu au
  capteur.
• les composantes de l’atmosphère: À cause des perturbations engendrées par
  l’atmosphère sur le rayonnement EM, les mesures de réflectance prises directement
  au sol peuvent différer de mesures obtenues aux capteurs des satellites, pour une même surface donnée.

Question 25

Décrire le comportement de la végétation?

Answer 25

Le domaine du visible
Exposée à un rayonnement émis dans le spectre du visible (0,4 à 0,7 µm), la végétation présente
un comportement particulier à cause de l’existence de pigments chlorophylliens. Dans le visible,
ils absorbent 90% du rayonnement bleu (446 à 500 nm) et rouge (620 à 700 nm) et le rayonnement
vert est moins absorbé et davantage réfléchi ; ce qui fait apparaître les feuilles de la couleur verte.
La figure 13 présente de légères variations dans les courbes de réflectance de la lumière visible
pour les pins de mai à novembre. Le pic des conifères demeure dans le vert, contrairement aux
feuillus qui pourront passer au jaune et au rouge (figure 14).
Le domaine du proche infrarouge
Le comportement spectral de la végétation, lorsqu’elle est exposée à un rayonnement dans le
domaine du proche IR (700 à 1350 mm), est lié à la structure des tissus. Ce rayonnement n’est pas
affecté par les chloroplastes. C’est le mésophylle lacuneux qui réfléchit le rayonnement.
La structure des feuilles diffère d’un type de plante à un autre, ce qui entraînera une variation de
la réflectance pour différents types de plantes. Sur la figure 13, on constate que la structure du
tissu du pin ne variant pas au fil des saisons, les trois courbes de réflectance (mai, août, novembre)
se superposent parfaitement dans le domaine du proche IR.
Des phénomènes tels qu’une maladie, une carence ou un stress anormal peuvent produire des
modifications dans la structure de la feuille et en modifier le comportement optique. Puisque la
structure anatomique influence le comportement du rayonnement EM dans le PIR, une
modification de la réflectance dans ce domaine spectral pourrait indiquer une maladie ou un
dysfonctionnement de la plante.
Le domaine de l’infrarouge moyen
Dans le domaine de l’IR moyen (1,35 à 2,7 µm), c’est principalement la teneur en eau contenue
dans les tissus végétaux qui influence le comportement optique. Le rayonnement infrarouge
moyen est très sensible à l’eau contenue dans la plante : plus la teneur en eau augmente, plus le
rayonnement est absorbé et plus la réflectance est basse. On peut voir, sur la figure 13, qu’il existe
trois bandes d’absorption de l’infrarouge moyen par l’eau chez les plantes : à 1450 nm, 1950 nm
et 2500 nm. Ces longueurs d’onde seront davantage absorbées lorsque la teneur en eau sera
élevée dans la plante, ce qui entraînera une baisse de la réflectance

Question 26

Comment les images satellite se présentes-elles?

Answer 26

Une image satellite se présente sous forme numérique et matricielle

Question 27

Qu’est-ce qu’un pixel?

Answer 27

Le pixel, de l’anglais « picture
element », qui signifie «élément d’image» est l’unité de base permettant de mesurer la définition d’une image numérique matricielle. Chaque pixel est caractérisé par une valeur de niveau de gris
qui permet d’encoder la valeur de luminance

Question 28

Qu’est-ce que la résolution spaciale?

Answer 28

La résolution spatiale d’une image correspond à la dimension sur terrain de chaque pixe
8 bit (2^8)

Question 29

Entre quelles valeurs varient les pixels?

Answer 29

0 = aucune lumière réfléchie
255 = lumière maximal, blanc

8bit (2^8)

Question 30

Qu’est-ce que la résolution spectrale?

Answer 30

La résolution spectrale est l’intervalle de longueurs d’onde, que l’on nomme bande spectrale, qu’un capteur peut détecter

Question 31

Comment varie la résolution spectrale d’un capteur?

Answer 31

Plus la résolution spectrale est grande, plus cet intervalle est étroit et permet de distinguer des rayonnements voisins du spectre électromagnétique. La qualité de la
résolution spectrale est généralement proportionnelle au nombre de bandes spectrales des capteurs utilisés et inversement proportionnelle à la largeur des intervalles de longueurs d’onde
de chaque bande. Généralement, plus un capteur possède de bandes spectrales, plus les intervalles de longueurs d’onde sont étroits pour chaque bande, et plus il est possible de distinguer le rayonnement d’objets dont la longueur d’onde est proche (par exemple le jaune et l’orange).

Question 32

Qu’est-ce qu’un capteur passif?

Answer 32

Les capteurs des satellites sont passifs, lorsqu’ils sont conçus pour mesurer l’énergie solaire réfléchie par la Terre (dans ce cas, les images peuvent être acquises uniquement lorsque le soleil
éclaire la Terre) ou bien les radiations émises par la Terre

Question 33

Qu’est-ce qu’un capter actif?

Answer 33

Les capteurs sont actifs, lorsqu’ils
émettent leur propre rayonnement. Ces capteurs actifs et les capteurs passifs mesurant les radiations terrestres peuvent observer la partie illuminée et la partie ombragée de la Terre.

Question 34

QU’est-ce que la résolution temporelle?

Answer 34

a résolution temporelle fait référence au temps nécessaire au satellite
pour accomplir un cycle orbital complet, c’est-à-dire qu’il repasse au-dessus du même point
terrestre pour débuter un nouveau cycle.

Question 35

Que doit-on connaitre sur l’acquisition des images

Answer 35

• Résolution sepctrale
• Résolution spatiale
• date d’acquisition
• Résolution radiométrique
• Nature des traitement effectués sur celle-ci (correction géométrique, correction atm, filtre)

Question 36

Quels sont les principales caractéristiques sur le satellite Landsat?

Answer 36

Trois type de capteur (ETM+)
Réso: 30 m (60m pour thermique lointain, 15 m panchromatique = rehausse la qualité des images)
Fauchee: largeur 180 km
Résolution temporelle ; 16 jours
Application= végétation et occupation du sol

Faible résolution

Question 37

Comment choisir des bandes spectrales pour les capteurs?

Answer 37

Les mesures de réflectance réalisées au sol permettent de créer une banque de signatures spectrales pour différentes surfaces que l’on voudra ensuite identifier par télédétection.
Connaissant la signature spectrale de certains types de surface, on cherchera à réaliser des mesures dans une gamme de longueurs d’onde pour laquelle l’information récoltée sera
pertinente. Dépendant de leurs missions spécifiques, les satellites seront équipés de capteurs mesurant dans des bandes spectrales choisies en fonction des applications ciblées.

La signature spectrale représente une donnée théorique qui est définie à partir de mesures faites au sol, dans des conditions optimales. Le rayonnement EM capté par le satellite n’est pas pur, il
est perturbé sur les différentes longueurs d’onde par l’atmosphère terrestre.

Question 38

Quels sont les principales caractéristiques sur Les satellites Spot et capteurs HRG ?

Answer 38

BANDES SPECTRALES : vert, rouge, proche infrarouge, infrarouge moyen
RÉSOLUTION SPATIALE : 10 mètres en mode multispectral, 5 m en mode
panchromatique et 2.5 m en super-panchromatique.
FAUCHÉE : 60 km
RÉSOLUTION TEMPORELLE : 26 jours
APPLICATIONS : occupation du sol

Question 39

Quels sont les principales caractéristiques sur Le satellite IKONOS ?

Answer 39

BANDES SPECTRALES : bleu, vert, rouge, proche infrarouge
RÉSOLUTION SPATIALE : 0.8 m en mode panchromatique et 4 m en mode
multispectral
FAUCHÉE : 11 à 13 km
RÉSOLUTION TEMPORELLE : 3 à 5 jours
APPLICATIONS : occupation du sol, agriculture, cartographie

Question 40

Quels sont les principales caractéristiques sur Le satellite et capteur actif RADARSAT-2 ?

Answer 40

Le satellite RADARSAT-2 permet de capter plus de 30 000 images par année de la Terre de jour comme de nuit, beau temps mauvaistemps. La résolution spatiale et la largeur de fauchée peuvent varier de 1m - 18km à plus de 100m - 500 km (voir les modes d’acquisition de RADARSAT). Une image de haute résolution spatiale aura une moins grande fauchée.

LONGUEUR D’ONDE : Faisceau d’hyperfréquences monochromatiques de longueur d’onde de 5,5 cm.
RÉSOLUTION TEMPORELLE : 3 à 4 jours
APPLICATIONS : surveillance des glaces et maritime, gestion des catastrophes,
hydrologie, géologie, agriculture, foresterie

Question 41

Comment sont stockée les informations captées par un satellite?

Answer 41

un capteur enregistre le rayonnement pour plusieurs bandes spectrales. L’information de chaque bande spectrale est stockée séparément. À la base, les images captées par les capteurs sont codées en niveaux de gris (NG), très souvent en 8 bits(profondeur du pixel), ce qui correspond à 2^8 , soit 256 niveaux de gris

Question 42

Comment composer une image en couleur?

Answer 42

L’espace de couleur RVB (Rouge, Vert, Bleu) ou RGB (Red, Green, Blue). Les couleurs R, V et B sont des canaux
d’affichage. Le mélange des trois couleurs de base RVB permet d’obtenir une palette de couleurs nuancées, grâce aux propriétés additives des couleurs en ajoutant les différent canaux associé aux bandes.
Afin d’obtenir une image satellite couleur, on prend les valeurs de niveaux de gris (0 à 255) de 3 bandes spectrales et on les affiche dans les canaux rouge, vert et bleu

Question 43

Quels sont les exemples de combinaisons de bandes spectrales?

Answer 43

TM 3-2-1 : composé peu contrasté, couleurs réelles (image en couleur vraie);
TM 4-3-2 et TM 5-4-3: composé utile pour la végétation et l’occupation du sol;
TM 5-4-7: composé très contrasté, utile pour éliminer des voiles nuageux;
TM 7-5-3: composé utile pour les inondations.

Question 44

dans Landsat, à quelles couleurs corespondent les différentes bandes?

Answer 44

la bande
TM1 correspond approximativement au spectre EM du bleu, la bande TM2 correspond
approximativement au vert et la bande TM3 correspond approximativement au rouge

Question 45

QU’est-ce qu’un composé coloré?

Answer 45

de nouvelles images peuvent être composées à partir de la combinaison de
plusieurs images provenant de différentes bandes spectrales. C’est le principe du composé coloré,
qui résulte en une image multibande. Dans le composé coloré, on peut visualiser l’impact de
chaque bande sur l’image résultante, par la distribution des couleur

Question 46

Coment faire une transformation d’iage et à quoi ca sert?

Answer 46

Les opérations les
plus simples sont des opérations arithmétiques : soustraction, addition, division. Par exemple, la
soustraction d’images est une opération qui est souvent utilisée pour identifier les changements
qui sont survenus au fil du temps, entre images acquises à des dates différentes. Il en résulte une
nouvelle image dont l’intensité des NG correspond au résultat de la soustraction, pixel par pixel.

Question 47

Comment faire u calcul d’indice de végétation?

Answer 47

Pour calculer un indice de végétation, il faut d’abord convertir les niveaux de gris de l’image en
valeurs physiques de réflectance. Le plus simple des indices est l’indice
de végétation VIN (Vegetation Indice
Number VIN). On le calcule en faisant
le rapport entre la bande proche
infrarouge (TM4 sur la figure) et la
bande rouge (TM3 sur la figure).

L’indice de végétation par différence normalisée NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)
utilise les mêmes bandes spectrales que le VIN et repose sur le même type d’interprétation du
comportement spectral. Mais le NDVI est normalisé par la somme des 2 bandes (Rouge et PIR) au
dénominateur, ce qui tend à réduire les effets d’éclairement ou de pent

Question 48

A quoi sert l’analyse des images?

Answer 48

L’interprétation visuelle d’une image pour y définir des classes thématiques. Ex.:
l’essence forestière (sapin, bouleau), le type de sol (sable, argile), le type de culture (maïs, pomme de terre), etc.
- La classification numérique (avec des outils informatiques) pour extraire de manière automatique ou semi-automatique des classes thématiques de l’image.

Question 49

Qu’est-ce que la classification numérique?

Answer 49

En télédétection, la classification numérique consiste à former des groupes de pixels ayant des similitudes spectrales. D’un point de vue informatique, le groupement est basé sur des calculs statistiques et sur les caractéristiques spectrales des pixel