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1.2. Les apteurs

1.2.1. Caratéristiques des systèmes imageurs

Pour une appliation donnée, le hoix d'un apteur est généralement déterminé par les

résolutions spatiale et spetralede ses aquisitions,ainsi que par sa fréquene d'aquisition. Ces

trois propriétéssontinterdépendantes et résultentdiretementdes propriétésoptiques duapteur

ainsiquedelatrajetoireetdel'altitudedusatellitesurlequelilestembarqué.Dansettesetion,

nous rappelons suintementles prinipesde basequipermettentde omprendreles ontraintes

inhérentes aux diérents typesde apteursutiliséspourune appliationdonnée.

L'orbite et sa fauhée

L'orbite d'un satelliteorrespond àlatrajetoirequ'il eetueautourde la Terre. Cette

trajetoire est dénieen fontion des objetifs de sa missionet de la apaité des apteurs qu'il

transporte.Elleest déterminéeparsonaltitude etsonorientationrelativement àlaTerre.

Lasurfae observée ausol (fauhée) parun apteur est diretementliée àson orbite. Il

s'agitd'unouloirdevisée(f.gure1.1)dontlalargeurvarie,selonlesapteurs,de

10

kmenviron

(parexemple,Ikonos 1

3000

kmenviron(parexemple,NOAA/AVHRR 2).Lagure1.1ore

une visionshématique de l'orbited'un satelliteet de safauhée.

Les satellitesdits géostationnaires sontplaés au-dessus de l'équateur, àune altitude

(environ

36 000

km) déterminée de manière à avoir une période de rotation égale à elle de la

Terre.Ilsobserventunerégionxede laTerre(f.gure1.1). Cetteongurationorbitalepermet

d'aquérir ontinuellement l'information sur une région donnée. Elle est utilisée, par exemple,

pour lesappliationsmétéorologiquesaveles satellitesMETEOSAT 2

.Lasurfae terrestren'est

ependant pas intégralement ouverte par des satellites géostationnaires. Par onséquent, ette

ongurationorbitalen'estpasadaptéeauxétudesliéesàl'observationdelaTerredanssaglobalité.

L'orbitequasi-polaireestdénieparunetrajetoired'axeNord-Sudpermettantde

ou-vrirlaquasi-totalitédelasurfaedelaTerreaveunepériodiitédonnéeparleouplerotationde

1

Satelliteamériainpourl'observationdelaTerreàtrèshauterésolution(

1

à

4

mderésolution).

2

Satellitemétéorologiqueeuropéen

Fig. 1.1.:Représentationshématique de l'orbite d'un satellite géostationnaire (à gauhe) et de

la fauhée d'un satellite en orbite quasi-polaire (à droite) pour l'observation de la

Terre(f.[CCT,2001 ℄).

laTerre-orbite dusatellite.Engénéral,les satellitesplaésen orbite quasi-polairesuivent une

tra-jetoireditehéliosynhrone de manièreàobserverhaquerégion de laplanèteàuneheuresolaire

xée.Les onditionsd'illuminationsolairesontalorssimilairespourhaqueaquisition,

aratéris-tiqueimportantepourtouteslesappliationsnéessitantlaomparaisond'imagessuessives.Les

satellites d'observation de laTerreprésentés danse hapitrepour l'étude de lasurfae terrestre

sontdesplate-formesplaéesen orbitequasi-polaire,irulaireautourde laplanèteàuneertaine

altitude (souvent

800

km) aveundegré d'inlinaisonxé parrapportàl'équateur.

La résolutionspatiale

La résolution spatiale d'un apteur est dénie par la distane minimale permettant de

séparer deux ibles. En supposant que les pixels des images sont arrés, nous dérivons

généra-lement la résolution spatiale d'un apteur par la largeur de la zone géographique représentée au

sein d'un pixel. Le niveau de détail spatial disernable dansune image dépend diretementde la

résolutionspatialeduapteuronsidéréetdeséventuelsproessusderé-éhantillonage.Unebaisse

de résolutionspatiale se traduitparune perted'informationquant à l'hétérogénéitéspatiale.Les

images haute résolution permettent de distinguer les éléments les plus ns, non identiables par

des images basse résolution. La gure 1.2 (a) présente un extrait d'une image SPOT/HRVIR,

où haque pixelreprésente20

×

20 m

2

au sol.Cetterésolutionpermetde biendistinguerles

dié-rentes parelles.Aveune résolutionde 300 m(résolution du apteur MeRIS), les frontièresdes

parelles ne sontplusdistinguables mais l'allureglobale du paysagedemeure (f. gure 1.2 (b)).

Enrevanhe, unerésolutionde

1

km(tellequeelleduapteurSPOT/VGT)nelaisseréellement

apparaître auun motif (f. gure 1.2 ()). Dans e doument, nous appelons taille du pixel la

surfae au solobservée àl'éhelle d'un pixel 3

.

(a) Résolution20m. (b)Résolution300m. ()Résolution

1

km.

Fig. 1.2.:L'image (a)représenteunextraitd'uneimagederéetane SPOT/HRVdelaplaine

du Danube aquise en Juin 2001. Les images (b) et () représentent des images du

mêmesitesimuléesparmoyennageparblosrespetivementde taille

16 × 16

(moyenne

résolution, telle que elle de MeRIS) et de taille

50 × 50

(basse résolution, telle que ellede SPOT/VGT).

La résolution spetrale

Larésolutionspetraleestdénieparlalargeurdesbandes spetralesd'un apteur.Elle

est d'autantplus ne que les bandes spetralesdes diérents anaux sontétroites. Larésolution

spetraled'un apteur est déterminée préisément pour répondre aux néessités des appliations

visées. De plus, si les larges bandes sont susantes pour les études d'ordre global, tellesque la

distintion des grandes lassesd'oupation dusol, desbandes plusnes et ibléessont souvent

néessairespourlesappliationsplusspéiques.Parexemple,lesappliationsdetypes

météorolo-giquesnéessitentdesinformationsprinipalementdansl'infrarougeetl'infrarougethermiquealors

quel'analyse delasurfaeterrestresefaitpluttàpartirde mesuresvisiblesetproheinfrarouge.

De plus, les appliations néessitant une information radiométrique plus ne (par exemple, pour

distinguer des espèes végétales) exploitent généralement des données hyperspetrales, i.e. elles

utilisentdesbandesspetralesplusnes quelesappliationsgénériques,mêmessiesbandessont

toujours situéesdansles anauxvisibles etinfrarouge.

La résolution temporelle

La résolutiontemporelleest dénie parla période de révolution d'un satellite.En eet,

la fauhée des apteurs embarqués permet d'observer la surfae terrestre ave une fréquene

3

La taille d'un pixel varie selon l'angle de visée du satellite mais la onnaissane de l'angle de visée et des

oordonnéesgéographiquesàl'instantd'aquisitionpermetuneorretiongéométriquedees variations.

temporellede mensuelle (26jours) pour SPOT/HRV àjournalière pourSPOT/VGT.Mêmesi

une fréquene d'aquisition journalière ne semble pas toujours néessaire, la présene éventuelle

de nuagesreouvrant une partie de lazone d'observationle jour de l'aquisition est àprendre en

ompte. Danslasetion1.3,nous verronsl'importanede l'évolutiontemporellepourl'analyseet

le suivi de la surfae terrestre. En eet, si la fréquene temporelleest essentiellepour le suivi de

lasurfae, elleest aussidéterminantepourladistintiondes diérentesespèesvégétales.

Selonl'appliation visée,les informationsrequises ne peuvent pas toujoursêtre fournies

par un même apteur. En partiulier, auun satellite n'est apable d'apporter à la fois haute

ré-solution spatiale, temporelle et spetrale sur l'ensemble de la surfae terrestre. Si les apteurs

embarquéssurdessatellitesgéostationnairespeuventfournirdesdonnéespréisesàlafois

spatia-lementetspetralement,leur positionxée au-dessus de l'équateurne leurpermetpas d'aquérir

desinformationsonernant les ples.

Dans la setion suivante, nous présentons les aratéristiques des prinipaux satellites

et apteurs optiques dédiés à l'observation de laTerre, ainsi que ertains aspetsessentielspour

l'analyse de lavégétation.