Fiche de révision : Imagerie satellite en géosciences

📋 Plan du Cours

1. Principes de la télédétection
2. Ondes et spectre électromagnétiques
3. Interactions avec l’atmosphère et la surface
4. Orbits des satellites
5. Capteurs et acquisition des images
6. Résolutions des images numériques
7. Applications géoscientifiques et environnementales
8. Débouchés de la télédétection

📖 1. Principes de la télédétection

🔑 Notions clés & Définitions

• Télédétection : Centre Canadien de Télédétection - Ensemble des techniques qui acquièrent des images à distance afin d’obtenir des informations sur la surface terrestre, l’atmosphère et les océans sans contact direct.

★ À maîtriser

• 🔄 Le processus de télédétection comprend les étapes suivantes :
  1. Source d’énergie ou illumination
  2. Trajet du rayonnement dans l’atmosphère
  3. Interaction avec l’objet
  4. Détection de l’énergie par le capteur
  5. Transmission, réception et traitement
  6. Interprétation et analyses
  7. Applications

Compléments

• La télédétection spatiale utilise les radiations émises par les objets au sol ou réfléchies par ceux-ci, ces dernières provenant de la lumière solaire ou d’un rayonnement émis par le satellite.

💡 Astuce mémo

De l’énergie captée à son application : mesurer, traiter, interpréter, agir.

📖 2. Ondes et spectre électromagnétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde électromagnétique : Vibration simultanée d’un champ électrique et d’un champ magnétique ; elle est progressive et transversale, car les champs varient perpendiculairement à la direction de propagation.
• Spectre électromagnétique : Décomposition d’un rayonnement électromagnétique en fonction de sa longueur d’onde ou de sa fréquence.

★ À maîtriser

• Les longueurs d’onde du domaine visible vont de 0,4 à 0,7 μm, et cette partie du spectre est la seule associée à des couleurs perceptibles par l’être humain.

Compléments

• Les principales régions du spectre citées sont :
  • Rayons gamma
  • Rayons X
  • Ultraviolets
  • Lumière visible
  • Infrarouge
  • Micro-ondes
  • Ondes radar
  • Ondes radio

📖 3. Interactions avec l’atmosphère et la surface

🔑 Notions clés & Définitions

• Fenêtre atmosphérique : Plage du spectre électromagnétique où l’absorption est très faible et qui est donc privilégiée en télédétection.
• Absorption : Part de l’énergie incidente qui n’est pas renvoyée ; elle modifie l’énergie interne du corps, produit de la chaleur et entraîne une réémission à une longueur d’onde plus grande.
• Transmission : Passage d’une partie du rayonnement incident à travers un milieu, notamment l’eau, les nuages ou l’atmosphère, qui peuvent être plus ou moins transparents.

★ À maîtriser

📌 À l’arrivée de l’énergie sur une cible, la surface peut absorber une partie du rayonnement, transmettre une partie à travers le milieu ou réfléchir le rayonnement en changeant sa direction.

Compléments

• Les pics d’absorption atmosphérique résultent notamment de l’absorption par l’ozone (O3), l’oxygène, le gaz carbonique et la vapeur d’eau.

💡 Astuce mémo

La surface absorbe, transmet ou réfléchit ; l’atmosphère absorbe certaines longueurs d’onde.

📖 4. Orbits des satellites

🔑 Notions clés & Définitions

• Orbite : Trajectoire d’un satellite autour de la Terre.

★ À maîtriser

📌 Les satellites géostationnaires restent à la verticale d’un point donné en accompagnant la rotation terrestre, tandis que les satellites héliosynchrones passent au-dessus du même point à la même heure.

Compléments

• Les satellites géostationnaires se trouvent généralement au-dessus de l’équateur, à environ 36 000 km de la Terre, et sont notamment utilisés pour les communications et l’observation météorologique.

• Les orbites héliosynchrones sont généralement circulaires et polaires, leur plan contenant l’axe de rotation terrestre, et leur altitude est comprise entre 300 et 1 500 km.

💡 Astuce mémo

Géostationnaire : point fixe ; héliosynchrone : même heure de passage.

📖 5. Capteurs et acquisition des images

🔑 Notions clés & Définitions

• Capteur : Appareil qui acquiert des images à distance et capture l’information dans différentes régions du spectre, chacune donnant une image appelée canal ou bande.

★ À maîtriser

📌 Un capteur actif produit sa propre radiation et reçoit celle qui est réfléchie par la surface terrestre, tandis qu’un capteur passif reçoit le rayonnement électromagnétique réfléchi par la surface.

Compléments

• Les capteurs actifs comprennent notamment le radar et le lidar, ce dernier utilisant une technologie laser.

• Les capteurs passifs comprennent les capteurs photographiques, les capteurs optico-électroniques comme SPOT et les spectromètres d’images et d’antenne, dont les radiomètres de micro-ondes.

💡 Astuce mémo

Actif : émet puis reçoit ; passif : reçoit le rayonnement réfléchi.

📖 6. Résolutions des images numériques

★ À maîtriser

• La résolution spatiale correspond à la taille du pixel.

• La résolution spectrale correspond au nombre et à la largeur des régions du spectre capturées.

• La résolution radiométrique correspond au nombre d’intervalles d’intensité qui peuvent être capturés.

• La résolution temporelle correspond à l’intervalle de temps entre deux captures d’une même région.

Compléments

• L’encodage des données est associé à la représentation numérique de l’émission de radiation, phénomène continu dans l’espace, le temps, la longueur d’onde et l’intensité.

📖 7. Applications géoscientifiques et environnementales

★ À maîtriser

• Les applications présentées comprennent :
  • Les séries temporelles
  • Le suivi des hydrocarbures en mer
  • L’analyse des vitesses de vent par scatterométrie
  • L’observation de la pollution atmosphérique

Compléments

• Les images Sentinel-1 et Sentinel-2 sont présentées respectivement comme une image radar et une image optique dans l’exemple du suivi des hydrocarbures en mer.

• Les exemples de suivi des catastrophes naturelles comprennent les séries temporelles des inondations de Tonneins en 2019, les panaches de fumée et de gaz de l’éruption du Letowolo en 2020, ainsi que le suivi des feux et du mégafeu de Ribaute durant l’été 2025.

• Les phénomènes environnementaux montrés comprennent :
  • La fonte des glaces en Himalaya
  • La fonte des glaces en Patagonie
  • La déforestation en Rondônia, Amazonie
  • Les sables du Sahara

📖 8. Débouchés de la télédétection

📝 Points essentiels

• Les débouchés professionnels de la télédétection comprennent les prévisions météorologiques, les centres de lancement de missions spatiales, la recherche environnementale dans les universités et organismes publics, les agences spatiales, l’agriculture, les sociétés d’assurance et les ONG de suivi de la faune sauvage.