Travail de l’opérateur

Dans l’état actuel de la procédure d’inversion, un opérateur est nécessaire afin de sélectionner les couples ombre/soleil. Ce travail de photo-interprétation est relativement simple, cependant certains paramètres essentiels doivent être pris en compte.

Tout d’abord, comme cela a déjà été précisé à plusieurs reprises, il est essentiel de réaliser des inversions pour plusieurs couples ombre/soleil afin de limiter statistiquement des erreurs d’inversion provenant de la variabilité spatiale des cibles.

Ensuite, un problème n’a pas été évoqué dans ce chapitre, celui de la présence de zones de pénombre au niveau des transitions ombre/soleil. Ce phénomène, d’autant plus important que les bâtiments sont hauts et que l’angle zénithal solaire est grand (Dare, 2005), peut nuire à l’inversion. En effet, l’équation d’inversion est valide pour des surfaces strictement à l’ombre et au soleil. Pour rester dans le cadre de cette équation il faut donc sélectionner des pixels situés en dehors de cette zone de pénombre.

De plus, la géométrie étant, d’après le cadre de ce travail, maîtrisée, les couples ombre/soleil peuvent a priori être sélectionnés n’importe où sur la scène au niveau du sol. En effet, la validation réalisée à partir d’images synthétiques a montré que les résultats obtenus étaient indépendants de la géométrie de la scène dans la mesure où les propriétés radiatives des bâtiments étaient correctement estimées. Cependant, afin de limiter une erreur provenant d’une mauvaise modélisation des réflexions, il est tout de même préférable de sélectionner des couples ombre/soleil dans des zones où les réflexions sont faibles et donc notamment de privilégier les zones entourées de peu de bâtiments aux configurations comme les rues ou les carrefours.

De même, il est conseillé d’éviter la présence de réflexions spéculaires ou très marquées (cf.

Figure 73), phénomène non pris en compte dans la procédure d’inversion. Ainsi, il est souhaitable de

vérifier sur les images, avant de réaliser l’inversion, si le signal ne fluctue pas trop autour des points sélectionnés, notamment dans les ombres.

Figure 73. Acquisition aéroportée du Conseil Général de la Haute-Garonne à Toulouse. Des réflexions spéculaires de la lumière sur les vitres présentes sur les façades

Enfin, seuls les bâtiments étant modélisés par le biais d’un modèle vecteur, il est déconseillé de sélectionner des zones trop proches des arbres ou des véhicules présents dans la scène afin de limiter les erreurs commises dans la modélisation du signal par leur non prise en compte. Il est ainsi conseillé de s’en éloigner de quelques mètres.

CONCLUSION

Le but de ce chapitre était de valider le code d’inversion OSIS, c'est-à-dire valider à la fois la méthode ombre/soleil mise en œuvre, la modélisation du signal utilisée par OSIS ainsi que la LUT développée spécifiquement pour ce code.

Une étude de sensibilité de cette procédure a tout d’abord été présentée. Elle a été réalisée à partir d’images synthétiques générées avec AMARTIS v2 pour différentes scènes (géométrie et réflectances) et pour différentes atmosphères. Cette étude a permis d’évaluer et de quantifier l’impact des différentes sources d’erreur sur la qualité de l’inversion. Elle a dans un premier temps montré la pertinence de la modélisation du signal présentée à la partie III.2.2.3. Elle a ensuite permis d’estimer la précision intrinsèque d’OSIS en quantifiant les erreurs dues à l’estimation a priori des réflectances des bâtiments et la LUT utilisée. Cette étude a ainsi permis de quantifier la précision intrinsèque de la procédure d’inversion définie par inv _a 0,1. _a (0,02 0,4. _a)

a τ τ τ

τ − = ± + et de montrer une tendance à la surestimation du coefficient d’Angström des aérosols avec un biais de l’ordre de 0,3. Dans un second temps, cette étude de sensibilité a servi à évaluer l’impact de l’instrumentation utilisée. Alors que les résolutions spatiales et spectrales n’ont pas en théorie d’impact significatif sur l’inversion, l’étalonnage de l’instrument peut, lui, jouer un rôle important, notamment aux courtes longueurs d’onde, avec des erreurs sur l’estimation des épaisseurs optiques allant jusqu’à 0,04 dans les cas traités.

Ensuite, un premier test de la procédure a été réalisé sur des données réelles. Deux images PELICAN acquises le 22 mars 2009 durant la campagne aéroportée MUSARDE à Toulouse ont ainsi été traitées. Pour cela, 11 couples ombre/soleil ont été sélectionnés. Les inversions réalisées pour ces différents couples ont montré une bonne cohérence avec l’étude de sensibilité. En effet, les épaisseurs optiques inversées montrent un écart moyen de 0,06 comparativement aux estimations faites à partir de mesures terrain.

Finalement, cette procédure d’inversion s’avère pertinente dans le but de caractériser les aérosols en milieu urbain. En effet, elle permet d’obtenir une bonne estimation des épaisseurs optiques des aérosols, avec typiquement la même précision que le produit MODIS au-dessus des terres émergées pour des concentrations de particules moyennes. Cette méthode s’avère adaptée aux capteurs possédant des résolutions spatiales meilleures que 2 ou 3m, comme les instruments satellitaires Quickbird et Pléiades ou l’instrument aéroporté PELICAN. Ceux-ci peuvent être multispectraux ou hyperspectraux, mais un bon étalonnage radiométrique est fortement recommandé. A la fin de ce chapitre, quelques recommandations sont fournies aux utilisateurs, comme la réalisation d’inversions pour plusieurs couples de points sur l’image traitée ou l’utilisation de zones les plus dégagées possibles.