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
)à
3000
kmenviron(parexemple,NOAA/AVHRR 2).Lagure1.1oreune 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 laTerre.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
à4
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 m2
au sol.Cetterésolutionpermetde biendistinguerlesdié-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)nelaisseréellementapparaître 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
(moyennerésolution, 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.