Images satellitaires et leurs traitements Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que la télédétection?

A

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.

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2
Q

Qu’est-ce que le rayonnement EM?

A

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

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3
Q

Quel est la principale source d’EM?

A

La principale source d’ondes EM est le soleil.

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4
Q

Qu’est-ce que le spectre électromagnétique?

A

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

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5
Q

Quelle es la formule des ondes?

A

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

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6
Q

Quelle partie du spectre correspond à la lumière visible?

A

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

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7
Q

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

A

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)

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8
Q

POurquoi la lumière visible est plus importante?

A

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

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9
Q

Qu’est-ce que L’éclairement « E » ?

A

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

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10
Q

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

A

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.

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11
Q

QU’est-ce que La luminance « L » ?

A

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.

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12
Q

QU’est-ce que La réflectance « R »?

A

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

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13
Q

Qu’est-ce que l’absorption (A) ?

A

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

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14
Q

QU’est-ce que La transmission (T) ?

A

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

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15
Q

Qu’est-ce que la réflexion?

A

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

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16
Q

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

A

Ce contact dégage de

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

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17
Q

Qu’est-ce que la réflexion spéculaire?

A

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

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18
Q

Qu’est-ce que la réflexion diffuse?

A

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

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19
Q

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

A

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)

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20
Q

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

A

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.

21
Q

Qu’est-ce que la signature spectrale?

A

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.

22
Q

Qu’arrive-t-il lors de l’absorbtion?

A

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

23
Q

Qu’arive-t-il lrs de la transmission?

A

. 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.

24
Q

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

A
  • 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.
25
Décrire le comportement de la végétation?
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
26
Comment les images satellite se présentes-elles?
Une image satellite se présente sous forme numérique et matricielle
27
Qu'est-ce qu'un pixel?
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
28
Qu'est-ce que la résolution spaciale?
``` La résolution spatiale d’une image correspond à la dimension sur terrain de chaque pixe 8 bit (2^8) ```
29
Entre quelles valeurs varient les pixels?
``` 0 = aucune lumière réfléchie 255 = lumière maximal, blanc ``` 8bit (2^8)
30
Qu'est-ce que la résolution spectrale?
La résolution spectrale est l’intervalle de longueurs d’onde, que l’on nomme bande spectrale, qu’un capteur peut détecter
31
Comment varie la résolution spectrale d'un capteur?
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).
32
Qu'est-ce qu'un capteur passif?
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
33
Qu'est-ce qu'un capter actif?
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.
34
QU'est-ce que la résolution temporelle?
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.
35
Que doit-on connaitre sur l'acquisition des images
- Résolution sepctrale - Résolution spatiale - date d'acquisition - Résolution radiométrique - Nature des traitement effectués sur celle-ci (correction géométrique, correction atm, filtre)
36
Quels sont les principales caractéristiques sur le satellite Landsat?
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
37
Comment choisir des bandes spectrales pour les capteurs?
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.
38
Quels sont les principales caractéristiques sur Les satellites Spot et capteurs HRG ?
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
39
Quels sont les principales caractéristiques sur Le satellite IKONOS ?
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
40
Quels sont les principales caractéristiques sur Le satellite et capteur actif RADARSAT-2 ?
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
41
Comment sont stockée les informations captées par un satellite?
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
42
Comment composer une image en couleur?
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
43
Quels sont les exemples de combinaisons de bandes spectrales?
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.
44
dans Landsat, à quelles couleurs corespondent les différentes bandes?
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
45
QU'est-ce qu'un composé coloré?
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
46
Coment faire une transformation d'iage et à quoi ca sert?
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.
47
Comment faire u calcul d'indice de végétation?
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
48
A quoi sert l'analyse des images?
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.
49
Qu'est-ce que la classification numérique?
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