Le groupe SIMPA

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Images satellitaires


Les images satellitaires...


Images aéroportées


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NDVI

Le NDVI (normalized difference vegetation index) est l'indice de végétation le plus connu et le plus utilisé. Il se calcule à partir de la bande rouge (B4) et de la bande du proche infrarouge (B8). Ses valeurs sont comprises en théorie entre -1 et +1. Il est utile pour discrimner surfaces minérales et surfaces végétales, caractériser la densité des couverts végétaux.

NDVI = (B8 - B4)/(B8 + B4)

La végétation absorbe le rouge et réfléchit le proche infrarouge, de ce fait la végétation a des valeurs de réflectance faibles dans la bande du rouge, et des valeurs de réflectance élevées dans la bande du proche infrarouge. Ainsi, les couverts végétaux ont des valeurs de NDVI positives, généralement comprises entre 0,1 et 0,7. Les valeurs négatives correspondent aux surfaces comme la neige, l'eau ou les nuages, pour lesquelles la réflectance dans le rouge est supérieure à celle du proche infrarouge. Les surfaces minérales ayant des valeurs de réflectances du même ordre de grandeur dans le rouge et le proche infrarouge, leur NDVI est proche de 0.



Notions & Concepts


Lumière, spectre, réflectance, émissivité
Capteurs
  • caméras, MS, HS
  • résolutions spatiale, spectrale, temporelle, gamme spectrale
  • fauchée
  • compromis résolution spatiale - spectrale
  • Plateformes/vecteurs/missions
    Prétraitements
  • géométrique
  • radiométrique
  • atmosphérique
  • niveaux de traitement des fournisseurs
  • correction du glitt
  • accès à la donnée (fournisseurs de données, plateformes d'accès, prix, …)
    Transfert radiatif (une introduction)
  • eau
  • géométrie
  • végétation
  • atmosphère

  • Méthodes & Traitements


    Analyse
  • débruitage
  • composite, compocol
  • ACP
  • indices
  • Modélisation de la donnée
    Estimation de paramètre
  • régression
  • empirique
  • Classification
  • supervisée/non supervisée (démélange)
  • orientée pixel (sémantique)/orientée objet
  • détection d'objet
  • Fusion de données
  • données optiques
  • avec d'autre données
  • Détection de changement
    Calibration, validation


    Cas d'usages et exemples d'applications


    Bathymétrie
    Trait de côte
    Couleur de l'eau
    Nature du fond


    Logiciels de traitement d'images satellitaires


    OTB (Orfeo toolbox)

    Monteverdi

    SNAP (Sentinel Application Platform)

    GRASS

    QGIS

    R

    TIMESAT

    Sen2Cor

    Fmask(Python)

    ARTMO

    PolSARpro

    SAGA GIS

    Fmask (standalone / Matlab code)

    Broadview Radar Altimetry Toolbox

    Sen2Three

    ORFEO ToolBox

    GDAL/OGR

    ESA Sentinel App

    Generic Mapping Tools (GMT)

    Sentinel-2 Radiometric Uncertainty Tool

    ArcGIS Sentinel-2 Download Tools


    Comprendre le vocabulaire du satellitaire


    Bandes spectrale

    Chaque bande spectrale est une image raster en niveau de gris qui représente les valeurs de réflectance des surfaces au sol pour un intervalle de longueurs d’ondes donné.


    CNES - Centre National d'Etudes Spatiales

    Le CNES est un établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC) qui est en charge du développement des activités spatiales de la France. Il a pour mission de proposer au gouvernement français les orientations de sa politique spatiale et de mettre en œuvre, avec le concours de ses partenaires de l'industrie, de la recherche et de la défense, les programmes décidés.


    Composition colorée

    La réalisation d'une composition colorée consiste à attribuer à chaque couleur primaire (rouge, vert et bleu) trois bandes spectrales d'un capteur satellitaire. Par synthèse additive, il est possible de reconstituer toutes les couleurs. Cela permet de faciliter l'interprétation des images satellitaires et de mettre en évidences des phénomènes environnementaux.


    Copernicus

    Copernicus est le Programme européen d'observation de la Terre qui vise à doter l'Europe d'une capacité autonome d'observation et de surveillance de la Terre pour l’environnement et la sécurité (surveillance de la Terre, son environnement, ses écosystèmes, préparation aux crises d'origines naturelle ou anthropique). Pour cela, Copernicus s'appuie sur la technologie spatiale et les moyens au sol des pays membres du programme et développe une constellation de satellites appelés Sentinels. Les images acquises par ces satellites sont en accès total, ouvert et gratuit.


    Fauchée

    Le capteur d'un satellite en orbite autour de la Terre observe une portion de sa surface appelée fauchée. La fauchée correspond à une bande d'une certaine largeur à la surface de la Terre, qui suit la trace du satellite. Elle varie généralement de quelques kilomètres à quelques centaines de kilomètres.

    Ci-dessous, la fauchée du satellite est schématisée en orangé.


    Hyperspectral

    Une image satellitaire, selon les caractéristiques du capteur embarqué sur le satellite, peut contenir en plus des trois bandes du visible (RVB) quelques bandes supplémentaires (par exemple infrarouge, proche infrarouge), et jusqu’à des centaines de bandes. Ces bandes vont couvrir des intervalles plus ou moins large du spectre électromagnétique. On parle ainsi d’images multi-spectrales (quelques bandes) ou d’images hyper-spectrales (des dizaines à des centaines de bandes).


    PEPS - Plateforme d'exploitation des produits Sentinels

    PEPS est la Plateforme française (opérée par le CNES) d'accès libre et gratuit aux données des satellites Sentinels du programme européen Copernicus. Peps a pour objectif de promouvoir l'utilisation des données spatiales Sentinel, stimuler leur utilisation par les entreprises et scientifiques français.


    Réflectance

    La réflectance est une grandeur qui traduit la proportion de lumière réfléchie par la surface d'une cible. Elle est définie comme le rapport entre le flux lumineux réfléchi et le flux lumineux incident et s'exprime généralement en pourcentage.


    Résolution spatiale

    La résolution spatiale est la taille du plus petit élément qu’il est possible de distinguer sur l’image. Elle est également couramment définie comme étant la taille du pixel. Sur une image, les objets qu'il sera possible de discerner dépendront de la résolution spatiale du capteur utilisé. Généralement, plus la résolution spatiale augmente, plus la superficie de la surface visible par le capteur diminue : une image très haute résolution couvrira une portion de territoire plus restreinte qu'une image moyenne résolution. Au moment du choix des images à traiter, il convient donc de choisir le bon compromis selon la taille des objets les plus petits que l'on veut observer, et l'échelle à laquelle on souhaite observer un processus.


    Résolution spectrale

    La résolution spectrale décrit la capacité d'un capteur à utiliser de petites fenêtres de longueurs d'onde. Plus la résolution spectrale est fine, plus les fenêtres des différents canaux du capteur sont étroites (définition RNCAN).


    Signature spectrale

    Lorsqu’elles sont soumises à une source d’énergie, différentes cibles ont différents comportements. La variation de la réflectance en fonction de la longueur d’onde est appelée signature spectrale.


    Télédétection

    Appliquée à l’observation de la Terre, la télédétection désigne la technique d’acquisition d’images et les techniques de traitement de ces images dans le but d’obtenir des informations sur la surface de la Terre, sans contact direct avec celle-ci.


    Télédétection

    Appliquée à l’observation de la Terre, la télédétection désigne la technique d’acquisition d’images et les techniques de traitement de ces images dans le but d’obtenir des informations sur la surface de la Terre, sans contact direct avec celle-ci.


    Télédétection active / Télédétection passive

    En observation de la Terre on peut exploiter des ondes émises par le soleil puis réfléchies par la surface de la Terre et enregistrées par un capteur placé sur un satellite ou des ondes émises un émetteur artificiel placé sur le satellite puis réfléchies par la surface de la Terre et enregistrées par un capteur placé sur ce même satellite. Dans le premier cas on parle de télédétection passive et d’images optiques, dans le second cas de télédétection active et d’images radar.