CHAPITRE 1 LES IMAGES SATELLITAIRES ET LA GESTION DE
1.3 L’accès aux données utilisées en télédétection et de leur disponibilité
Nous comprenons qu’établir quel sont les types d’images pertinents à utiliser dans un contexte donné ainsi que leur sélection sont les premiers éléments qui doivent être pris en considération dans la séquence des traitements que sous-entend la classification de l’usage du territoire et la détection de changement. La disponibilité de ces images est donc un élément primordial qui permet de faire évoluer la masse de connaissances reliée à l’analyse et à l’utilisation efficace et efficiente de ces sources de données. C’est la consultation et l’utilisation de ces images qui permettent aux intervenants mis en cause d’acquérir les connaissances et l’expertise nécessaire pour leur permettre d’effectuer un choix probant d’images en fonction de différents contextes d’analyse.
Comme chaque nouvelle plateforme d’acquisition d’images satellitaire à ses propres particularités techniques, nous comprenons donc qu’elles doivent être analysées pour permettre de caractériser les images qui en proviennent et d’établir ce à quoi elles sont le plus utiles. Ce sont ces informations qui nous permettent d’analyser, d’établir et de cataloguer les types de traitements requis pour arriver à extraire différents types d’informations en fonction des différentes images satellitaires qui sont disponibles à l’heure actuelle.
La disponibilité d’exemples des nouveaux formats d’images est, par contre, très limitée. Ceci peut être en partie attribué à l’optique commerciale des entreprises, et autres intervenants, détenant les droits d’exploitation des satellites imageurs qui sont en orbite autour de notre planète. Cette contrainte économique est presque incontournable et a un impact incontestable sur la disponibilité de ces images jusqu’à ce que la dominance commerciale d’un nouveau produit ne soit échue.
N’oublions pas que nos gouvernements, qui sont à l’heure actuelle parmi les seules entités sociales à avoir la capacité technique de mettre des satellites en orbite, le font pour le compte de compagnies privées, ou semi-privées, qui génèrent des profits par la vente des images obtenues de ces satellites. Par contre, nos gouvernements ne semblent pas imposer d’exigences fortes auprès de ces compagnies en ce qui concerne la création de banques d’images de références ouvertes à la communauté de recherche ayant à utiliser ce type de données dans leurs travaux, ce qui en aurait augmenté leur disponibilité actuelle.
Ce détail nous semble important et digne de mention surtout lorsque nous tenons compte des catastrophes naturelles qui mettent de plus en plus de gens en péril chaque année. La disponibilité de ces images permettrait aux chercheurs académiques et aux autres intervenants du domaine de la télédétection d’explorer les nouveaux formats d’images et de s’y habituer avant que ne survienne le besoin de les utiliser. Ceci aurait comme conséquence principale d’écourter le temps de traitement relié à des images provenant de plateformes d’acquisition connues, car le développement des connaissances sous-jacentes aux opérations de classification et de comparaison de leur contenu, requises par la majorité des techniques utilisées en télédétection, serait au moins partiellement entamé et documenté.
La gratuité, jumelée à un accès rapide aux données images, nous semble être un élément essentiel pour aider au développement des techniques et méthodes d’analyse qui permettent d’effectuer les travaux qui relèvent du domaine de la télédétection. Un élément important qui devrait être mis à la disposition de la communauté de la télédétection est une base de données composée d’images, ortho rectifiées, géo référencées et, autant que cela est possible, recalées
provenant de chaque satellite et de chaque capteur couvrant, au minimum, la totalité de la surface terrestre de notre planète, si pas la surface totale incluant les océans, et ce, pour tous les niveaux de résolution disponibles.
Certains travaux de recherche commencent à traiter de certaines portions de ce qui vient d’être mentionné ici. Ces travaux portent en général sur une partie ou sur quelques éléments de ce que cette structure de traitement devrait incorporer plutôt que de l’ensemble du support requis pour simplifier ce type d’analyse comme nous pouvons voir dans (Deng, 2009) ou dans (Datcu et al., 2007). Ceci est tout à fait compréhensible étant donné la complexité élevée reliée à la simulation de l’ensemble de ce que nous allons souligner dans ce mémoire.
Dans (Bielski, Gentilini et Pappalardo, 2011) nous retrouvons une analyse qui traite de certains aspects de l’accessibilité aux données d’images satellitaires et du traitement de ces images à l’aide d’une infrastructure de calcul distribuée et de ressources algorithmiques centralisées. Ces éléments font partie de ce que nous considérons être des blocs essentiels qui permettront d’accroître l’efficacité des analyses reliées à la classification de l’usage du territoire et à la détection de changement qui sont les bastions principaux de la création de cartes thématiques dédiées à la gestion de catastrophe. Dans cet article l’emphase est surtout mise sur la protection des données et la gestion des accès lors de la sélection des images sources, la configuration des traitements et l’acheminement des résultats, sur l’analyse des solutions de traitement distribué pertinentes ainsi que de l’accessibilité à distance à des ressources algorithmiques centralisées. Les traitements qu’ils ont utilisés pour les essais qu’ils ont menés sont simples, mais leur permettent tout de même de présenter le concept d’une manière convaincante.
Le concept de l’accessibilité est aussi traité dans (Perez, 2008) avec la différence importante de ne pas mettre l’emphase sur les protocoles de sécurité, mais plutôt, sur l’accessibilité des données image et sur la facilité de découverte de ces dernières par des usagers divers. Des essais ont été menés avec des utilisateurs qui possédaient les connaissances géographiques pertinentes reliées à l’imagerie satellitaire et à la télédétection en général d’une part et
d’utilisateurs expérimentés en informatique d’autre part. Les deux groupes ont réussi à utiliser le prototype d’interface de consultation et de téléchargement d’images satellitaires pour s’acquitter de quelques tâches d’exploration et d’importation de données sans grandes difficultés. Les concepts présentés dans cette thèse ont été implantés par les membres du groupe de recherche et peut être utilisé à l’aide de l’interface d’exploration et de téléchargement GeoDataDownload9 ou encore en tant que module d’entrée de la plateforme projetée de traitement intégré GeOnAS10. Les images qui sont disponibles à l’aide de ces deux outils sont présentées dans le Tableau 1.3.
Nous remarquons, par contre, que les images qui sont disponibles en utilisant cette interface de consultation et d’importation ont toutes des résolutions spatiales de 30 m par pixel ou plus. Ceci est probablement relié au fait qu’il s’agit d’un prototype qui est en cours de développement en partenariat avec l’USGS et la NASA qui ont fourni les images qui sont accessibles avec cet outil. Pour inclure d’autres formats et résolutions d’images il faudrait réussir à obtenir l’appui d’autres acteurs du domaine, comme le Centre national d’études spatiales (CNES) par exemple, qui pourraient fournir des données images qui deviendraient par la suite accessibles à l’aide de cet outil.
Un élément très intéressant de l’optique de gestion préconisée de cette interface est d’utiliser des références d’accès pour être en mesure de retrouver les données plutôt que de stocker les images localement. Ceci permet de limiter la quantité de ressources informatiques requises pour gérer et entreposer les données d’une part, et est propice à favoriser le développement d’une infrastructure d’indexation qui permettrait de mettre en relation les images sources originales avec les produits images ou cartographiques dérivés résultant de leur analyse.
9http://geobrain.laits.gmu.edu/GeoDataDownload/ consulté le 20 jan 2012 10http://geobrain.laits.gmu.edu/OnAS/ consulté le 20 jan 2012
Tableau 1.3 Formats d’images satellitaires disponibles avec GeoDataDownload11
CSISS/GMU registered data Platform Instrument Sensor Coverage Size Scenes format Data
LandSat
ETM Landsat-7 Landsat-7 ETM+ Global 6.1 T 8751 GeoTIFF
TM Landsat-5 Landsat-4 Landsat-5 Landsat-4 TM Global 2.9 T 7007 GeoTIFF
MSS Landsat-5 Landsat-4 Landsat-5 Landsat-4 MSS Global 16 G 236 GeoTIFF
SRTM SRTM 30m US SRTM (OV-105 Endeavor Space Shuttle) SRTM SRTM US 56 G 1158 GeoTIFF
SRTM 90m Global Global 40 G 14272 GeoTIFF
SRTM 90m Global with
nodata value filled Global 59 G 872 GeoTIFF
ASTER L1B TERRA ASTER
VNIR SWIR
TIR Near Global 162 G 1295 GeoTIFF
ASTER DEM L3 TERRA ASTER VNIR Global 1.1 T 22604 GeoTIFF
The Blue
Marble Composite from MODIS data TERRA MODIS Global 8.8 G 16 GeoTIFF
Earth's City Lights Generated from DMSP data (Defense Meteorological Satellite Program) DMSP DMSP Global 525 M 4 GeoTIFF EO1
ALI (Advanced Land Imager) EO-1 ALI San Diego 3.9 G 1 GeoTIFF Hyperion Hyperion 2 WindSat
Soil Moisture Retrievals
WindSat WindSat WindSat Global 14 G 984 Binary
Land Surface Temperature Land Type
Vegetation Water Content Observation Time
NOAA-GOES Imager GOES-11 GOES-12 Imager Imager 220 M 21 netCDF
Ceci est très à propos lorsque nous remettons tout ceci dans un contexte de gestion de catastrophe associée à la Charte internationale : espace et catastrophes majeures, car dans cette situation nous aurons affaire à des intervenants dispersés à la grandeur de la planète travaillant à l’analyse des images satellitaires de la zone sinistrée. Ces intervenants auront tous besoin d’avoir accès aux dernières images disponibles, le plus rapidement possible, pour effectuer les analyses requises. Par la suite, les produits cartographiques dérivés doivent être
acheminés vers les utilisateurs visés pour aider à la planification des efforts de secours. Ceci pourrait aussi être mis œuvre en utilisant le même mécanisme.
Si une interface centralisée d’indexation et de référencement des images venait à être utilisé dans ce contexte, tous les intervenants pourraient être tenus au courant de ce qui est disponible en fait d’images source, de ce qui a déjà été traité pour extraire quelles informations par qui, comment, à l’aide de quelles images et quand, ainsi que de permettre d’annoncer à l’avance la prochaine modalité d’image qui sera disponible et quand elle le sera. Il s’agirait donc non seulement d’une interface de recherche et de téléchargement d’images, mais aussi d’une interface de communication qui permettrait de gérer les besoins de produits dérivés ainsi que de permettre de voir les travaux en cours menés par les différents intervenants impliqués ce qui aiderait, entre autres, à éliminer les dédoublements d’efforts d’une part et les doublons de fichiers de l’autre.
Toutefois, une fois que les images qui seront utilisées pour effectuer une analyse de l’utilisation du territoire, ou encore de détecter la différence entre deux images d’une même zone géographique, ont été identifiées et obtenues, la prochaine étape sera nécessairement le traitement de chacune de ces images. Il y a plusieurs différents éléments qui entrent en considération sous cette rubrique et il s’agit de ce qui sera traité dans le prochain chapitre.