Cours de Télédétection 2020/2021 PDF

COURS DE TELEDETECTION ANNEE UNIVERSITAIRE 2020/2021 UNIVERSITÉ DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D’ORAN-MOHAMED BOUDIAF (usto) Faculté des Mathématique et Informatique...

COURS DE TELEDETECTION ANNEE UNIVERSITAIRE 2020/2021 UNIVERSITÉ DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D’ORAN-MOHAMED BOUDIAF (usto) Faculté des Mathématique et Informatique Département d’Informatique Master 2 Option : Intelligence Artificielle (IA) Module : Imagerie Satellitaire (ISAT) Pr. H. Fizazi 2020/2021 Pr. FIZAZI H. Page 1|6  COURS DE TELEDETECTION ANNEE UNIVERSITAIRE 2020/2021 PARTIE 1 I- Introduction générale Télédétection (Remote Sensing ) Détection à distance  La télédétection est l'ensemble des connaissances scientifiques et techniques utilisés pour déterminer les caractéristiques physiques et biologiques d’un objet.  La télédétection est l'ensemble des recherches et travaux sur l'acquisition, la manipulation et le traitement manuel ou informatisé d'images satellitaires. La télédétection comporte donc deux aspects :  L’un lié à l'acquisition de l'image et aux bases physiques  L’autre lié à l'analyse et le traitement d'image. Ces deux aspects peuvent être étudiés séparément dans une démarche thématique II- Historique de la télédétection La télédétection est née d’un double processus de développement : Les progrès de l’aéronautique et de l’aérospatiale d’une part, L’apparition de l’informatique d’autre part.  1914-1918 : Premières observations photographiques lors des combats de la Grande Guerre et premières interprétations.  1918-1945 : Développement généralisé de la photographie aérienne dans les milieux militaires, notamment à partir d’avions.  1945-1960 : Généralisation de la photographie aérienne au niveau civile.  1960-1972 : Naissance de la télédétection. Mise en place des bases et concepts, premières simulations.  1972-1998 : Lancements de satellites américains orientés télédétection (Landsat) et bioclimatologie (NOAA) multiplication des satellites d’observation (Japon, Inde, Chine...Europe (SPOT) + ALSAT (Algérie). III- Bases physiques III- 1 Principe de base de la télédétection Les trois principaux éléments de base de la télédétection sont : 1. La cible est la portion de la surface terrestre observée par le satellite. 2. La source d’énergie est l’élément qui « éclaire » la cible en émettant une onde électromagnétique. 3. Le vecteur ou plate-forme de télédétection mesure l’énergie solaire réfléchie par la cible. Pr. FIZAZI H. Page 2|6  COURS DE TELEDETECTION ANNEE UNIVERSITAIRE 2020/2021 III – 2 Processus de la télédétection 1. Source d’énergie 2. Interaction rayonnement atmosphère 3. Interaction rayonnement cible 4. Enregistrement par le capteur 5. Transmission, réception 6. Interprétation, analyse 7. Application III – 3 - Rayonnement électromagnétique (REM) Le rayonnement électromagnétique (REM) est l'énergie utilisée pour illuminer la cible. Il est créé en tout point de l'espace par un double champ périodique : Electrique et Magnétique. Le REM est défini par sa vitesse de propagation (C= 300 000 km/s), son amplitude ou longueur d'onde (λ) et sa fréquence (ν). Tel que : C= λ * ν Pr. FIZAZI H. Page 3|6  COURS DE TELEDETECTION ANNEE UNIVERSITAIRE 2020/2021 III – 4 - Spectre et longueur d’onde  Les rayons gamma (10-6 à 10-4 mm)  Les rayons X (10-4 à 10-2 mm)  L'ultraviolet (10-2à 10-4microns)  Le spectre visible (0,4 à 0,8 mm)  Les rayons cosmiques (moins de 10-4 mm)  Les infrarouges (0,8 à 100 mm)  Les micro-ondes et ondes radars (103 à 105 mm)  Les ondes hertziennes (télévision)(105 à 107 mm)  Les ondes radio et sonores (plus de 107 mm) III – 4 - Les fenêtres utiles et leur signification 1°/ Le visible : Dans les fenêtres dites du visible (0.4 à 0,8 microns), c’est la « couleur » tel que l’œil humain la détermine Longueurs d’ondes visibles  Violet : 0.4 - 0.446 mm  Bleu : 0.446 - 0.500 mm  Vert : 0.500 - 0.578 mm  Jaune : 0.578 - 0.592 mm  Orange : 0.592 - 0.620 mm  Rouge : 0.620 - 0.8 mm Pr. FIZAZI H. Page 4|6  COURS DE TELEDETECTION ANNEE UNIVERSITAIRE 2020/2021 2°/ L’infrarouge : Nous touchons ici à des longueurs d’onde (0.8/100 microns) qui ne sont plus perceptibles à l’œil humain  Le proche infrarouge (0,8 à 1,3 mm)  Le moyen infrarouge (1,3 à 3 mm)  L'infrarouge thermique (3 à 15 mm)  L'infrarouge lointain (15 à 100 mm) 3°/ Le radar (hyperfréquences) Le domaine du radar s’étend de 3 mm à 1 mètre. IL couvre les fenêtres allant des infrarouges moyens aux hyperfréquences. L’utilisation du radar permet d’observation et la détection d’objets ou de phénomènes jusqu’ici peu ou pas détectables dans les longueurs d’onde « classiques ». III – 5 Exemple de quelques correspondances avec les canaux satellitaires (Landsat TM) :  Le canal TM1 de Landsat TM correspondant à la fenêtre du bleu il mettra en évidence les objets « bleu » pour l’œil humain (l’océan, les lacs, rivières, etc...). Un objet bleu/vert comme le cèdre par exemple aura une réponse dans le canal du bleu et du vert, alors que l’œil humain aura tendance à le classer en vert  Le canal TM2 de Landsat TM et XS1 de SPOT mettra en évidence les objets « verts » pour l’œil (végétation, forêt, cultures, etc...) Pr. FIZAZI H. Page 5|6  COURS DE TELEDETECTION ANNEE UNIVERSITAIRE 2020/2021  Le canal TM3 de Landsat TM et XS2 de SPOT captera en priorité les objets rouges Un objet apparaissant à l’œil dans un marron aura une réponse en partie dans la longueur d’onde du rouge.  Le canal TM4 de Landsat TM et XS3 de SPOT c’est Le proche infrarouge (PIR) correspond à la fenêtre utile pour la détection de l’activité chlorophyllienne et pas forcément à l’abondance de la végétation. Les objets « blancs », par définition renvoient toutes les longueurs d’onde du visible, aussi on trouve une réponse d’un objet blanc dans les canaux bleu vert et rouge.  Le canal TM5 de Landsat TM c’est Le moyen infrarouge (MIR). Il est utilisé essentiellement pour évaluer la teneur en eau des sols et des plantes  Le canal TM6 de Landsat TM c’est L’infrarouge thermique (IRT). Il détermine la température de surface des objets observés.  Le canal TM7 de Landsat TM correspond à une fenêtre spectrale couvrant le proche et le moyen infrarouge. Ce canal est peu utilisé en lui-même Pr. FIZAZI H. Page 6|6