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GEO-2522: Séances 2 Les plates-formes de télédétection.

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1 GEO-2522: Séances 2 Les plates-formes de télédétection

2 Quest-ce quune plate-forme de télédétection? Tout véhicule aérien ou spatial susceptible de porter un ou plusieurs capteurs de télédétection ainsi que dautres instruments et appareils accessoires (systèmes de contrôle, de positionnement et de télémétrie, enregistreuses des données, etc.). Capteurs et appareillage accessoire est appelé la charge utile (payload). La plate-forme est un élément fondamental dune mission de télédétection, elle se doit de: -Supporter la charge utile et dans le cas dune plate-forme dirigée (navette), le personnel (pilotes, techniciens); -Assurer la plus grande stabilité des points de visée des capteurs; -Fournir lénergie nécessaire au fonctionnement des appareils; -Assurer les télécommunications; -Protéger équipage et équipement de lenvironnement dans lequel ils sont plongés (protection thermique, électrique, mécanique; protection contre les radiations pénétrantes; oxygène pour léquipage).

3 Les plates-formes: typologie - Celles qui opèrent à quelques mètres du sol: grues, ou véhicules qui supportent des capteurs pour des études à petite échelle; - Celles qui opèrent entre la dizaine de mètres et la centaine de kilomètres: drones, avions, hélicoptères, ballons, fusées sonde;

4 - Celles qui opèrent entre 200 et km: les satellites soumis à l'attraction terrestre, qu'ils soient habités ou non. Les plates-formes: typologie Les plus utilisées en télédétection: les avions et les satellites automatiques

5 Les avions

6 Les satellites automatiques: éléments dorbitographie Un satellite automatique a une orbite régulière fixée une fois pour toutes (ou programmable=satellite agile). Lorbite du satellite est plane et peut être représentée par une ellipse dont un des foyers est le centre de la Terre (1 ère loi de Kepler: loi des orbites). La position la plus rapprochée de la Terre est le périgée et la plus éloignée, lapogée En télédétection lon emploie des orbites quasi-circulaires - Les planètes du système solaire décrivent des trajectoires elliptiques dont le Soleil occupe le foyer - Ce foyer est le centre de masse - Le soleil exerce sur une planète une force centripète

7 Éléments dorbitographie La vitesse du satellite nest pas constante, mais elle est cyclique (2 ème loi de Kepler: loi des aires) Si T est le Terre et M une position quelconque d'un satellite, l'aire balayée par le segment [TM] entre deux positions a et a est égale à l'aire balayée par ce segment entre deux positions b et b si la durée qui sépare les positions a et a est égale à la durée qui sépare les positions b et b. La vitesse du satellite devient donc plus grande lorsquil se rapproche de la Terre. Elle est maximale au voisinage du rayon le plus court (périhélie), et minimale au voisinage du rayon le plus grand (aphélie).

8 Éléments dorbitographie On appelle inclinaison langle dièdre formé entre le plan orbital du satellite et le plan équatorial de la Terre Ainsi si inclinaison: 0 0 orbite équatoriale; 90 0 orbite polaire; orbite à inclinaison quelconque Entre 0 0 et 90 0 mouvement direct ou prograde; Entre 90 0 et mouvement rétrograde.

9 Types dorbites: géostationnaire ou géosynchrone Le plan orbital coïncide avec le plan équatorial de la Terre (orbite équatoriale) Laltitude orbitale est de km À cette distance, le satellite complète une révolution autour de la Terre en 24 heures. Puisque la Terre compète aussi une révolution autour de son axe à 24 heures, le satellite et la Terre meuvent ensemble (géosynchrone de géo=Terre + synchrone=qui a lieu en même temps). Ainsi, un tel satellite reste toujours au-dessus du même territoire (géostationnaire de géo=Terre + stationnaire=qui reste immobile). Léloignement du satellite de la Terre ne permet pas dacquérir dimages détaillées de la Terre mais en revanche sa stationnarité permet dobtenir des images à forte cadence (1 image à toutes les 30 minutes environ). Ainsi il est utilisé pour lobservation des phénomènes dynamiques à grand déploiement (ouragans, fronts nuageux, etc.) Satellites utilisés aussi pour les télécommunications, télévision

10 Exemple de la couverture obtenue par un capteur optique à bord dun satellite géostationnaire : GOES-8

11 Types dorbites: orbites basses Lorsque le satellite orbite autour de la Terre à une altitude de plusieurs centaines de km ( km environ) nous lappelons satellite à orbite basse. À cause de sa proximité de la Terre le satellite pour vaincre la gravité terrestre doit se déplacer le long de son orbite à une très grande vitesse: km/h ou environ 7 km/sec!!! Ainsi il fait le tour de la Terre à environ 90 minutes. Ces satellites sont dun intérêt capital pour la télédétection des ressources terrestres car leur proximité de la Terre permet dacquérir des images détaillées.

12 Segments dune orbite Descendant le satellite se dirige du pôle nord au pôle sud Ascendant le satellite se dirige du pôle sud au pôle nord

13 Le plan orbital dun satellite à orbite basse ne peut pas être équatorial. Il y a toujours une certaine inclinaison. Selon cette inclinaison un capteur à bord dun satellite, en profitant du mouvement de la Terre, peut couvrir des territoires jusquà une certaine latitude de part et dautre de léquateur (amplitude zonale) Types dorbites: orbites basses

14 Orbites quasi-polaires héliosynchrones Une orbite de grand intérêt est lorbite quasi-polaire circulaire et héliosynchrone. Le satellite se déplace presque dans la direction nord-sud et on conserve un angle constant entre le plan orbital et la direction Terre-Soleil tout le long dune année Plan orbital

15 Orbites héliosynchrones Une telle orbite permet: - De couvrir lensemble de la surface terrestre dans un intervalle de temps donné (à lexception des pôles). Cet intervalle peut aller de quelques jours à presque 1 mois. - De passer au-dessus du même territoire à la même heure locale (intéressant pour les études diachroniques)

16 Cependant … selon la saison langle du soleil peut varier

17 Orbite héliosynchrone crépusculaire Intéressante pour lexposition des panneaux solaires (RADARSAT)

18 Lorientation de la trace au sol est fonction de laltitude du satellite Lorientation de la trace au sol est une fonction de linclinaison du plan orbital du satellite La trace au sol du satellite

19 Lespacement entre deux traces successives (même segment orbital) dépend de la fauchée du capteur et de lorientation de la trace au sol

20 Exemple: traces dun satellite héliosynchrone (segment descendant) Orbit 16, day 2 Orbit 2, day 1 Orbit 15, day 2 Orbit 1, day km wide 2875 km at equator 159 km

21 Exemple: traces dun satellite à orbite non héliosynchrone (segments descendant et ascendant)

22 Télémétrie

23 Résolution temporelle (ne sapplique quaux satellites) La fréquence avec laquelle nous pouvons créer des images du même territoire par un capteur satellital

24 Pour accroître la résolution temporelle Dépointage du capteur: exemple SPOT Constellation des satellites

25 Léchelle


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