AQUISITION DE DONNÉES NUMÉRIQUES DE TÉLÉDÉTECTION BASES TECHNOLOGIQUES AQUISITION DE DONNÉES NUMÉRIQUES DE TÉLÉDÉTECTION

Acquisition DE DONNÉES DE TÉLÉDÉTECTION Le principe de base Échantillonnage spatiale Échantillonnage électronique Les capteurs numériques Partie optique Partie éclectrique Acquisition DE DONNÉES DE TÉLÉDÉTECTION

Création DES DONNÉES numériques: PRINCIPE GÉNÉRAL Conversion du RÉM en signal électrique Échantillonnage spatial du RÉM Échantillonnage électronique du signal et conversion en comptes numériques Création DES DONNÉES numériques: PRINCIPE GÉNÉRAL

Échantillonnage spatial 1-d: Les Profilomètres Domaine optique Sondeurs atmosphériques (passifs ou actifs) Domaine électrique Radiomètres hyperfréquences Altimètres radar Diffusiomètres Échantillonnage spatial 1-d: Les Profilomètres

Échantillonnage spatial 2-D PARTIEL Domaine optique - Altimètres laser Domaine électrique - Diffusiomètres Échantillonnage spatial 2-D PARTIEL

Échantillonnage spatial 2-D Exhaustif: capteurs imageurs Instantané  [caméra photographiques]  caméra numériques à matrice des CCD (Charge Coupled Device) Balayage espace objet [caméra photographiques panoramiques]  [balayeurs optico-mécaniques] Balayage espace image mécaniques  [caméra zonales]  balayeurs à peigne ou à râteau Balayage espace image électronique Échantillonnage spatial 2-D Exhaustif: capteurs imageurs

Capteurs optiques: caméras à instantanés L’ensemble d’échantillons spatiaux couvrant la scène d’intérêt est prélevé Actuellement la plupart à bord d’avions À partir des altitudes orbitales exemple: caméra à bord de la station spatiale Types d’images générées: panchromatiques; multispectrales (3 VIS standard + 1 PIR certaines) Capteurs optiques: caméras à instantanés

Capteurs optiques: balayeurs ESPACE-OBJET (optico-mécaniques) De plus en plus abandonnés en faveur des balayeurs espace-image Capteurs optiques: balayeurs ESPACE-OBJET (optico-mécaniques)

Balayeurs à râteau (exemple: HRVIR SPOT-4)

Capteurs optiques: L’UNITÉ D’ÉCHANTILLONNAGE Capteur ETM+ de Landsat-7 (balayeur à fouet) Calculs Distance focale = 2,44 m Largeur et hauteur du détecteur (bandes spectrales du visible) = 103 m Altitude de vol = 705 km   CVI (103 m /2,44 m) x 10-6 m/m = 42,5 x 10-6 rad (nadir, θ=0o) CVISL=CVISH = (42,5x10-6 rad) x 705 km x 103 m/km = 30 m Capteur IKONOS (balayeur à râteau) Calculs Distance focale = 10 m Taille d’un détecteur (Bande panchromatique) = 12 m Altitude de vol = 681 km Nombre de détecteurs: 12 000 CVI (12 m /10 m) x 10-6 m/m = 1,2 x 10-6 rad CVIS (axe vertical) (1,2 x10-6 rad) x 681000 m = 0,82 m Fauchée 12 000 x 0,82 m= 12 km CVI (rad) = d/f CVIS (m) = CVI x H Capteurs optiques: L’UNITÉ D’ÉCHANTILLONNAGE

RÉSOLUTION SPATIALE 25 cm 10 cm 100 cm 50 cm

Échantillonnage électronique

Résolution radiométrique 2 niveaux de gris 4 niveaux de gris 256 niveaux de gris

Une image numérique Les valeurs numériques sont des entiers (par convention=codage) toujours positifs L’unité de base = le bit / Deux états possibles 0 ou 1 Un octet ou 8 bits (byte) 2 octets ou 16 bits

Une image numérique Le code binaire: un nombre entier positif est formé en assignant à chaque bit d’un groupe (1 octet, 2 octets, …) une puissance de 2 27 26 25 24 23 22 21 20 0 1 0 1 1 1 0 1 256 (28) valeurs possibles : 0-255 64 + 16 +8 +4 + 1 = 93 En 16 bits donc 216 (65536) valeurs possibles : 0-65535

Une image numérique Le code binaire: au cours de divers traitement l’échelle originale peut être transformée à une échelle avec des entiers positifs et négatifs ou des réels. Exemple d’un système « valeur absolue et signe », le nombre entier est formée en assignant à chaque bit d’un groupe moins 1 bit (1 octet, 2 octets, …) une puissance de 2, le dernier bit 0=positif 1=négatif 26 25 24 23 22 21 20 8 bits : valeurs possibles : -127 à + 127 16 bits avec signe valeurs possibles : - 32767 à +32767

Le résultat de ce double échantillonnage = image numérique

Une image numérique de télédétection n’est qu’un tableau de nombre entiers qui représentent la quantité du rayonnement électromagnétique réfléchi ou émis des objets. Nous pouvons la visualiser comme une image standard et l’analyser par ordinateur

Une image multi-composantes contiennent plus d’une matrice, chacune représentant une propriété différente du rayonnement électromagnétique. Nous pouvons en choisir 3 et les visualiser en simultané comme une image couleur ou analyser l’ensemble par ordinateur

Capteurs imageurs dans les micro-ondes Radiomètres hyperfréquences Radars imageurs Capteurs imageurs dans les micro-ondes

Les radars à ouverture DE SYNTHÈSE

Résolution azimutale de l'antenne réelle 400 km 2 km 8 m Résolution azimutale de l'antenne réelle Résolution azimutale de l'antenne synthétisée

La résolution spatiale en portée

Les PLATE-FORMES POUR L’ACQUISITION DE DONNÉES DE Télédétection

Images aériennes 300m (1km) à 15 km Images satellitales

les avions

Les satellites automatiques

Caractéristiques orbitales satellites géostationnaires satellites à orbite basse - à orbite circulaire quasi-polaire (héliosynchrones) - à orbite quelconque

Orbite équatoriale géostationnaire ou géosynchrone (de geo = Terre + stationnaire= qui reste immobile ou synchrone = qui a lieu en même temps). Le plan orbital coïncide avec le plan équatorial de la Terre. L’altitude du satellite est à 36 000 km environ de la Terre. À cette distance, le satellite complète une révolution autour de la Terre à 24 heures. Puisque la Terre compète aussi une révolution autour de son axe à 24 heures, le satellite et la Terre meuvent ensemble (d’où le nom géosynchrone). Ainsi, un tel satellite reste toujours directement au-dessus du même territoire (d’où le nom géostationnaire).

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

Satellites à orbite basse Lorsque le satellite orbite autour de la Terre à une altitude de plusieurs centaines de km (400-900 km environ) nous l’appelons satellite à orbite basse. À cause de sa proximité de la Terre le satellite doit se déplacer le long de son orbite à une très grande vitesse: 27 359 km/h ou environ 7 km/sec!! Ils font le tour de la Terre à environ 90 minutes. Ces satellites sont d’intérêt pour nous car leur proximité de la Terre permet l’acquisition des images détaillées de la surface terrestre.

Le plan orbital d’un satellite à orbite basse ne peut pas être équatorial. Il y a toujours un angle entre ces deux plans que l’on appelle l’inclinaison de l’orbite Selon cette inclinaison un capteur à bord d’un satellite, en profitant du mouvement de la Terre, peut couvrir des territoires jusqu’à une certaine latitude de part et d’autre de l’équateur (amplitude zonale)

Segments d’une orbite: Ascendant/Descendant

28-12-98am 28-12-98pm 30-12-98am 30-12-98pm 31-12-98am 31-12-98pm

Orbites quasi-polaires Une orbite de grand intérêt est l’orbite quasi-polaire circulaire. Le satellite se déplace presque dans la direction nord-sud. Une telle orbite permet: De couvrir l’ensemble de la surface terrestre dans un intervalle de temps donné (à l’exception des pôles). Cet intervalle peut aller de de quelques jours à presque 1 mois. De passer au-dessus du même territoire à la même heure locale De conserver un angle constant entre le plan orbital et la direction Terre-Soleil tout le long d’une année: satellite héliosynchrone

Orbite héliosynchrone

Cependant … selon la saison l’angle du soleil peut varier

Orbite héliosynchrone crépusculaire Autumn Equinox October November Winter Solsctice January February Spring Equinox April Sun March Summer Solstice July August

Exemples des satellites avec des radars à bord Comparaison des caractéristiques orbitales RADARSAT ERS-1 JERS-1 Type d’orbite Hélio. (crépusculaire) Altitude 798 km 785 km 568 km Inclinaison 98.60 98.50 97.70 Période 6042 s 6028 s 5800 s Noeud descendant 6h 00’ 10h 15’ 10h30’ Vitesse 6.576 km/s 6.628 km/s 6.883 km/s Cycle d’observation 24 days 35 days 44 days

La trace au sol du satellite L’orientation de la trace au sol est une fonction de l’inclinaison du plan orbital du satellite L’orientation de la trace au sol est fonction de l’altitude du satellite

Fauchée du capteur

L’espacement entre deux traces successives (même segment orbital) dépend de la fauchée du capteur et de l’orientation de la trace au sol

Cycle d’observation variable

Télémétrie