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SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 SYS-866 Système dinformation géographique Système dinformation géographique et télédétection.

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1 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 SYS-866 Système dinformation géographique Système dinformation géographique et télédétection

2 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Au menu - Cours 6 Concepts dacquisition dimage de télédétection (partie 1) Pré-traitement des images de télédétection Corrections radiométriques et atmosphériques Corrections géométriques Amélioration dimages (semaine prochaine)

3 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Qu'est-ce que la télédétection ? « La télédétection est la technique qui, par l'acquisition d'images, permet d'obtenir de l'information sur la surface de la Terre sans contact direct avec celle-ci. La télédétection englobe tout le processus qui consiste à capter et à enregistrer l'énergie d'un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et à analyser l'information, pour ensuite mettre en application cette information. » Télédétection Source : CCT

4 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Le rayonnement électromagnétique Une source d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique est nécessaire pour illuminer la cible, à moins que la cible ne produise elle- même cette énergie. Le soleil est très souvent cette source Capteurs actif vs passif Télédétection

5 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Capteurs actif vs passif Passif Utilise lénergie solaire réfléchie par la scène ou lénergie émise par lobjet (ex:IR) Actif Le capteur émet une source dénergie et mesure ce qui est réfléchit (ex:radar,lidar) Télédétection Source : CCT

6 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Le rayonnement doit traverser l'atmosphère Les particules et les gaz dans l'atmosphère peuvent dévier ou bloquer le rayonnement incident. Causés par les mécanismes de diffusion et d'absorption Télédétection

7 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Diffusion et d'absorption La diffusion se produit lors de l'interaction entre le rayonnement incident et les particules ou les grosses molécules de gaz présentes dans l'atmosphère. L'absorption survient lorsque les grosses molécules de l'atmosphère (vapeur d'eau, bioxyde de carbone et ozone) absorbent l'énergie de diverses longueurs d'onde. Télédétection

8 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Transmission/Absorption atmosphérique Télédétection Source : : Space Telescope Science Institute Absorption atmosphérique

9 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Réflexion de lénergie incidente Télédétection Source : CCT

10 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Géométrie de la prise dimage Télédétection Source : Gosselin & Codjia km 1000km Photographies aériennes 300m à 12km Images satellitale NADIR

11 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Cette semaine: La photographie aérienne Télédétection Gaspar Felix Tournachon dit Nadar (Paris 1858)

12 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Géométrie de la photographie aérienne Verticale, laxe optique est vertical, on accepte cependant une déviation de 3° à 5°. Petite oblique, lhorizon nest pas visible et laxe optique fait un angle maximum de 45° avec la verticale. Grande oblique, lhorizon est visible et laxe optique fait un angle supérieur à 45° avec la verticale. Télédétection Source : Gosselin & Codjia 2005

13 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Télédétection

14 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Télédétection Source : CCT Vue oblique Vue verticale

15 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Acquisition dimage Géométrie de la photographie aérienne Les P.A obliques ont lavantage de nous offrir une vue du terrain qui sapparente à notre perception quotidienne. Pour des échelles comparables, les P.A obliques couvrent un plus grand territoire que les P.A verticales. Léchelle est cependant le grand désavantage des P.A obliques car elle présente des variations drastiques de lavant plan vers larrière plan. Seule la P.A verticale sera considérée durant ce cours Télédétection

16 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Géométrie de limage Photographie aérienne Négatif : Image inversée et réduite mais proportionnelle au terrain. Négatif et positif sont à la même distance de lobjectif (la distance focale f) Télédétection Camera obscura (16 iem siècle) Source : Gonzales et Woods 2003

17 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Géométrie de limage Photographie aérienne plus la distance focale (f) est courte, plus le champ de vue angulaire est grand donc, pour la même altitude de vol, plus grande est la surface couverte au sol par un cliché Télédétection Source : Gosselin & Codjia 2005

18 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Géométrie de limage Le terrain a une topographie variable, donc la photo na pas une échelle constante Télédétection Source : Gosselin & Codjia 2005

19 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Géométrie de limage Télédétection Les déplacements sont symétriques par rapport au centre de la photo et deviennent plus importants au fur et à mesure que lon séloigne du centre.

20 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Géométrie de limage Télédétection Photographie aérienne Comme on le constate, les photographies aériennes comportes de nombreuses déformations géométriques et ce sont ces déformations que nous devrons corriger avant de faire usage de cette information dans un SIG

21 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Les pré-traitements Restauration et rectification des images Avant de créer des relations entre des mesures au sol, ou toute autre forme de données, et la réponse aux pixels de limage, les images de télédétection doivent être corrigées pour correspondre géométriquement au territoire (et aux données). Cette correction (rectification) est un procédé géométrique dans lequel limage est déformée et/ou dégradée afin de la rendre plus réaliste/représentative de la scène originale. (Lillesand and Kiefer, 1987) Télédétection

22 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Les pré-traitements Restauration et rectification des images Corrections radiométriques et atmosphériques Corrections géométriques Amélioration dimages et le filtrage du bruit (la semaine prochaine) Télédétection

23 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Les pré-traitements Corrections radiométriques et atmosphériques Le signal électromagnétique mesuré traverse deux fois latmosphère terrestre –bruits atmosphériques Irrégularités du capteurs –rayures, lignes manquantes … Ces corrections sont normalement effectuées par le fournisseur dimages Télédétection Source : tpouchin.club.fr

24 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Les pré-traitements Les corrections géométriques Corrections des distorsions géométriques dues aux variations de la géométrie Terre- capteur Transformation des données en vraies coordonnées sur la surface de la Terre Télédétection

25 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Les pré-traitements Les corrections géométriques Corrections des distorsions géométriques dues aux variations de la géométrie Terre-capteur –Rotation de la Terre durant lacquisition –Capacité limitée du taux dacquisition des capteurs –Large champs de vision de certains capteurs –Courbure de la Terre –Les capteurs ne sont pas idéaux –Variation de la plate-forme : »altitude, attitude et vitesse –Effet panoramique dues à la géométrie de limage –Incertitudes de la position exacte de la plate-forme Télédétection

26 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Les pré-traitements Les corrections géométriques Transformation des données en vraies coordonnées sur la surface de la Terre –ex: latitude, longitude Télédétection

27 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Deux méthodes pour corriger géométriquement les images : 1-Modèle de navigation de la plate-forme consiste à transformer les images après avoir appliqué un modèle mathématique des paramètres géométriques de lenregistrement de la scène Chaque plate-forme possède sont propre modèle de navigation Selon le rapport de calibrage du survol Permet didentifier précisément la géométrie de la prise dimage – orientation interne Télédétection

28 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Marques fiduciaires (fiducial marks) Télédétection Source :

29 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Marques fiduciaires (fiducial marks) Télédétection Source : image labo 3

30 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Deux méthodes pour corriger géométriquement les images : 2- Prise de points d'appui Pour chaque point m,n dune image f(m,n) on trouve u,v dans un autre système de coordonnées g(u,v) au moyen dune fonction de transfert h Télédétection Source : tpouchin.club.fr

31 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Prise de points d'appui Points de contrôle au sol (GCP) Points dappuis, de calage ou damer G (u,v) = f(m,n) h (m,n ; u,v) Orientation absolue (externe) Télédétection Source : tpouchin.club.fr

32 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Prise de points d'appui Première étape Identifier les coordonnées de plusieurs points distincts sur limage sur la source de référence et l'image à corriger points dappuis, de calage ou damer La source de référence peut être un ensemble de points connus et référencés (points géodésiques, relevés GPS...), une carte topographique ou encore une image satellite géoréférencée Télédétection

33 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Prise de points d'appui Deuxième étape Calculer la relation entre points sources et points de références Plus il y a de déformations et plus il faut utiliser un modèle de déformation de degré élevé (ex: un polynôme à degré élevé) Télédétection

34 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Prise de points d'appui Troisième étape Appliquer le modèle de déformation sur limage à corriger pour créer une nouvelle image dans le référentiel choisis L'ancienne et la nouvelle grille ne correspondant pas, il est donc nécessaire d'appliquer un algorithme de reéchantillonnage Télédétection

35 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Modèle de déformation Télédétection Plus proche voisin Interpolation cubique Déformation des images Source : geog.hkbu.edu.hk

36 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Prise de points d'appui Quatrième étape Reéchantillonnage des valeurs des pixels de limage Télédétection Source :

37 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Algorithmes de reéchantillonnage Reéchantillonnage des valeurs des pixels pour affecter à l'image crée, des valeurs de pixel les plus proches possible de ceux de l'ancienne image Plus proche voisin –le pixel le plus proche dans l'image d'origine Interpolation bilinéaire –moyenne des 4 plus proches voisins (2x2) Interpolation cubique (convolution) –moyenne des 16 plus proches voisins (4x4) Autres fonctions de transfert Télédétection

38 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Algorithmes de reéchantillonnage Télédétection Plus proche voisin Interpolation bilinéaire Interpolation cubique Source:www.nr.usu.edu

39 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Les corrections géométriques En zone de fortes variations d'altitude, il est également possible, en plus de toutes ces opérations, de corriger les images en prenant en compte le relief On utilise un modèle numérique d'altitude, ce qui accroît davantage la précision spatiale des images Ce procédé s'appelle "orthorectification" Télédétection

40 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Orthorectification Vise principalement à corriger les déformations de la photographie liées à la projection de laxe optique (non perpendicularité), aux effets du relief de lobjet photographié, et à la projection conique (le plus souvent centrale) Le fichier image obtenu est corrigé à partir des paramètres dorientation, de points de calage connus en XYZ et du Modèle Numérique de Terrain. Échelle et directions constantes Vue ORTHOGONALE donc du NADIR partout! Télédétection

41 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Orthorectification Télédétection Source : Présentation PCI Geomatica

42 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Télédétection Source : Présentation PCI Geomatica

43 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Télédétection Source : Présentation PCI Geomatica

44 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Télédétection Source : Présentation PCI Geomatica

45 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Géométrie du captage Télédétection Source : Présentation PCI Geomatica

46 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Géométrie du captage Effet de lorthorectification Télédétection Source : Présentation PCI Geomatica

47 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Orthorectification Télédétection Source : Présentation PCI Geomatica

48 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Orthorectification Télédétection Adapté de

49 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Possibilités dans PCI Orthorectification: Modèle de plate-forme + points dappuie + DEM Points dappuie + DEM –Pourquoi utiliser un Modèle de plate-forme ? Pas dorthorectification Points dappuie seul Télédétection Aerial photography Satellite orbital { Rational functions Thin plate spline { Polynomial (2-D) {

50 SYS-866 SIG et télédétection © LANDRY 2005 Corrections géométriques Télédétection Avec une paire stéréo et un MNE !!! Source :


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