Extraction de la Température de Surface de la Terre à Partir d’une Image Satellitaire

Texte intégral

(1)République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Ahmed Draia-Adrar Faculté des Sciences et de la Technologie Département des Mathématique et Informatique. Mémoire de fin d’étude, en vue de l’obtention du diplôme Master en informatique. Option : Réseaux et Système intelligents. Thème Extraction de la Température de Surface de la Terre à Partir d’une Image Satellitaire. Présenté par : Melle. BAHADJ Fatiha Soutenu le 02 juin 2015, devant le jury composé de: Mr.CHARAGUI Mohammed Amine. Président. Mr .BELLAOUI Mebrouk. Encadreur. Mr.KOHILI Mohammed. Examinateur1. Mr.DEMRI Mohammed. Examination 2. Année universitaire :2014/2015.

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(3) Tous mes remerciements à dieu le tout-puissant et que la grâce et paix soient sur notre prophète Mohammed. Je voudrais dédie ce modeste travail :  Ma très chère mère : Zohra et Mon très chère père : Laid .qui m’ont tant contenu et encouragé dans tout Les domaines d’étudier et surtout. pour. réaliser ce mémoire.  Mes sœurs et frères : Abed Ali ,Abed Rahman, Fatima, Mebareka .  A tous mes oncle Ale dj Mohamed , Salem, Alkhatema ,Rahma , fatima ,yamina, aziza ,fatima azahra surtout. MABROUK m’avoir aidé et bien. courage sur le travail. A ma grande mère : ZOHRA. A. tous. les. familles :BAHADJ,GABERAOUI,YAAKOBI ,. AZAUI ,YAICHI,ZEUOINI, KTIB ,ABDELAI et FOKRA.  A tous mes amis et mes collègues, surtout A mes petite famille 2 ieme année informatique Master pour M’avoir aidé et encouragé au cours de ce travail, dans les bons et moins bons moments.  Enfin je dédie ce mémoire à tous la faculté et en particulière le département MI.  Toute la promotion 2015..

(4) ‫ﺑﺴﻢ اﷲ اﻟﺮﺣﻤﻦ اﻟﺮﺣﻴﻢ‬ Avant tout je remercier le DIEU « ALAH» tout puissant pour l’accomplissement de ce travail, car sans DIEU rien n’aura lieu. En peut remercier tout d’abord nos chers parents pour leur soutient et leurs Encouragements durant toutes les années d’études. Je remercier particulièrement notre encadreur, Mr BELLAOUI Mabrouk pour son aide, ses conseils et pour les orientations qu’elle nous a fourni durant tout le travail. Ensuite, je remercie aussi chaleureusement également à surtout Mr. KOHILI Mohamed, Mr. MAMOUNI Elmamoun, Melle. KIBIR Zahra ,et Mr .KHALILI Abed Karim a tout pour leur aide et soutien. Je remercie tous les enseignants étudient tous les deuxième années informatique master, et tous les enseignants de département LMD mathématique et informatique. Je remercie tous l’étudient qui soutien et réalise cette mémoire..

(5) Résumé. Extraction de la température de surface de la terre à partir d’une image satellitaire. La télédétection spatiale est un outil très puissant pour déterminer les faibles atténuations de rayonnement solaire à la terre. La télédétection dans l’infrarouge thermique consiste essentiellement à mesurer le rayonnement émis par la terre à partir de l’espace. La première étape de l'extraction de la température est le calcule de la température de brillance. Le traitement concerne des images satellitaires brutes dites HRPT (High Résolution Picture Transmission), codées sur 8 bits, couvrant les domaines du visible et de l’infrarouge thermique. Premièrement un travail de prétraitement sur cette image brute, en fait l’étalonnage radiométrique (calibration radiométrique) des images satellitaire NOAA-HRPT. Après en fait la correction géométrique pour l’espace géométrique observé à une surface irrégulière .Les images présentent de distorsion dans toutes les dimensions de l’espace. La correction géométrique est corrige la distorsion de l’image pour le capteur d'image satellitaire. Notre objective de travaille avec l’algorithme Split-Windows pour rechercher la température de surface de la terre à la base de ces images satellitaire. La méthode Split-Windows utilise deux canaux infrarouges thermiques 4 et 5 pour calculer la température de surface, avec l'utilisation des coefficients et des valeurs prédéfinis concernent le satellite. En compare le résultat obtenus avec carte de température de l’image satellite d’autre année.. Mot clés : NOAA HRPT, calibration, température de brillance, correction géométrique, splitWindows, température de surface.. IV.

(6) Abstract. Extraction of the surface temperature of the earth from a satellite image Remote sensing is a powerful tool for determining low attenuation of solar radiation at the earth. Remote sensing thermal infrared essentially comprise measuring the radiation emitted by the Earth from space. The first step of the extraction temperature is calculated brightness temperature. The correction comprises raw satellite images called HRPT (High Resolution Picture Transmission), coded on 8 bits, covering the areas of the visible and thermal infrared. First work pretreatment on these raw images, in fact Radiometric Calibration (radiometric calibration) of NOAA-HRPT satellite pictures. After actually the geometric correction to the geometric space observed an irregular surface .The images show distortions in all dimensions of space. Geometric correction corrects the distortion of the image for the satellite image sensor. The objective is to work with the Split-Windows algorithm to search for the Earth's land surface temperature at the base of these satellite pictures. Split-Windows method uses two channels of the thermal infrared 4 and 5 to calculate the surface temperature, with the use of the coefficients and preset values for a satellite. In the end compare the results obtained with temperature maps of HRPT satellite image the other year. Key-word: NOAA HRPT, calibration, brightness temperature, geometric correction, splitWindows, land surface temperature.. IV.

(7) ‫اﻟﻤﻠﺨﺺ‬ ‫اﺳﺘﺨﺮاج درﺟﺔ ﺣﺮارة ﺳﻄﺢ اﻷرض ﻣﻦ ﺻﻮرة اﻷﻗﻤﺎر اﻟﺼﻨﺎﻋﯿﺔ‬ ‫اﻻﺳﺘﺸﻌﺎر ﻋﻦ ﺑﻌﺪ ھﻮ اداة ﻗﻮﯾﺔ ﻟﺘﺤﺪﯾﺪ اﻟﺘﻮ ھﻨﺎت اﻟﻤﻨﺨﻔﻀﺔ ﻣﻦ اﻻﺷﻌﺎع اﻟﺸﻤﺴﻲ ﻋﻠﻰ اﻻرض‪ .‬ﺟﮭﺎز‬ ‫ﺗﺤﻜﻢ اﻻﺳﺘﺸﻌﺎر ﻋﻦ ﺑﻌﺪ ﻟﻸﺷﻌﺔ ﺗﺤﺖ اﻟﺤﻤﺮاء اﻟﺤﺮارﯾﺔ ﯾﻨﻄﻮي اﺳﺎﺳﺎ ﻋﻠﻰ ﻗﯿﺎس اﻻﺷﻌﺎﻋﺎت اﻟﻤﻨﺒﻌﺜﺔ‬ ‫ﻣﻦ اﻟﻔﻀﺎء ‪.‬وﯾﺘﻢ ﺣﺴﺎب درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻻرض ﺑﺎﻟﺨﻄﻮة اﻻوﻟﻰ اﻟﺘﻲ ﯾﺘﻢ ﺣﺴﺎب درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻟﺘﺄﻟﻖ‬ ‫‪.‬وﺗﺸﻤﻞ ﻣﻌﺎﻟﺠﺔ اﻟﺼﻮر اﻟﻔﻀﺎﺋﯿﺔ ﺑﺎﺳﻢ )ﺻﻮر ﻧﻘﻞ ﻋﺎﻟﯿﺔ اﻟﺪﻗﺔ( ﻣﺸﻔﺮة ب ‪ 8‬ﺑﺎﯾﺖ واﻟﺘﻲ ﺗﻐﻄﻲ ﻣﺠﻼت‬ ‫اﻻﺷﻌﺔ ﺗﺤﺖ اﻟﺤﻤﺮاء اﻟﻤﺮﺋﯿﺔ و اﻟﺤﺮارﯾﺔ‪.‬ﻓﻲ ھﺬ اﻟﻌﻤﻞ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﻤﻌﺎﻟﺠﺔ اﻟﺼﻮر اﻟﻔﻀﺎﺋﯿﺔ اﻟﺨﺎﻣﺔ ﺑﺎﺳﺘﺨﺪام‬ ‫ﻣﻌﺎﯾﺮة ﻣﻘﯿﺎس اﻻﺷﻌﺎع )ﻣﻌﺎﯾﻨﺔ ﻗﯿﺎس اﻻﺷﻌﺎع ( ﺑﺼﻮر اﻻﻗﻤﺎر اﻟﺼﻨﺎﻋﯿﺔ ‪.‬ﺑﻌﺪھﺎ اﻟﺘﺼﺤﯿﺢ اﻟﮭﻨﺪﺳﻲ ﻟﺴﻄﺢ‬ ‫اﻻرض ﺑﺤﯿﺚ ﺗﻈﮭﺮ ﻟﻨﺎ اﻟﺼﻮر ﻓﯿﮭﺎ ﺗﺸﻮھﺎت ﻓﻲ ﺟﻤﯿﻊ اﺑﻌﺎد اﻟﻔﻀﺎء ﻧﻘﻮم ﺑﺎﻟﺘﺼﺤﯿﺢ اﻟﮭﻨﺪﺳﻲ ﻟﺘﺼﺤﯿﺢ‬ ‫ﺗﺸﻮﯾﮫ اﻟﺼﻮرة ﺑﻌﺪ اﻻﻟﺘﻘﺎط ﺑﻮاﺳﻄﺔ اﻟﻘﻤﺮ اﻟﺼﻨﺎﻋﻲ‪.‬‬ ‫ھﺪﻓﻨﺎ ھﻮ اﻟﻌﻤﻞ ﺑﺄﺳﻠﻮب ﺧﻮارزﻣﯿﺔ ﺗﻘﺴﯿﻢ اﻟﻨﻮاﻓﺬ ﻟﻠﺒﺤﺚ ﻋﻦ درﺟﺔ ﺣﺮارة ﺳﻄﺢ اﻻرض ﺑﺎﺳﺘﺨﺪام اﻟﺼﻮر‬ ‫اﻟﻔﻀﺎﺋﯿﺔ ‪ .‬ﺗﺴﺘﺨﺪم اﺳﻠﻮب اﻟﺨﻮارزﻣﯿﺔ ﻗﻨﺎﺗﯿﻦ ﻣﻦ اﻻﺷﻌﺔ ﺗﺤﺖ اﻟﺤﻤﺮاء اﻟﺤﺮارﯾﺔ‬. ‫‪ 4‬و ‪ 5‬ﻟﺤﺴﺎب‬. ‫درﺟﺔ ﺣﺮارة ﺳﻄﺢ اﻻرض ﻣﻊ اﺳﺘﺨﺪام ﻣﻌﺎﻣﻼت و ﻗﯿﻢ ﻟﻠﻘﻤﺮ اﻟﺼﻨﺎﻋﻲ ‪.‬ﻓﻲ اﻟﻨﮭﺎﯾﺔ ﻧﻘﻮم ﺑﻤﻘﺎرﻧﺔ اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ‬ ‫ﻣﻊ ﺻﻮر اﺧﺮى ﻟﺘﻮارﯾﺦ ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ‪.‬‬ ‫اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﺮﺋﯿﺴﯿﺔ ‪ :‬اﻟﻤﻌﺎﯾﺮة ‪ -‬ﺗﺼﺤﯿﺢ اﻟﮭﻨﺪﺳﻲ ‪ -‬درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻻﺷﺮاق ‪ -‬ﺧﻮارزﻣﯿﺔ ﺗﻘﺴﯿﻢ اﻟﻨﻮاﻓﺬ‪.‬‬ ‫‪.‬‬. ‫‪IV‬‬.

(8) IV.

(9) IV.

(10) Sommaire Dédicace…..........................................................................................................................II Remerciement ……………………………………………………………………………III Résumé………………………………………………………………………………….....IV Sommaire…………………………………………………………………………………..V Liste Des Figure………………………………………………………………………….VIII Liste Des Tableaux……………………………………………………………………….. X Introduction Générale………………………………………………………………………01. Chapitre I : La télédétection I-1-Définition de télédétection……………………………………………………………04 I-2- Le principe de processus de système la télédétection………………………………05 I-3-Fonctionnement d’un capteur………………………………………………………..06 I-4-Les satellites et L’orbite…………………………………………………………..…..08 I-4-1-les orbites……………………………………………………………………..08 I-4-2- Les satellites……………………………………………………………….…09 I-4-2-1-Les satellites à défilement……………………………………………...10 I-4-2-2-Les satellites d’orbite géostationnaire……………………………….....10 I-5-Caractéristiques spectrales d’AVHRR…………………………………………….……11 I-5-1-bandes visibles et proche infrarouge…………………………………………...11 I-5-2-canal infrarouge médian………………………………………………………..12 I-5-3-les canaux thermiques…………………………………………………………..12 I-6-les caractéristiques de résolution………………………………………………………..17 I-6-1-Les caractéristiques Spectrales……………………………………………..…..17 I-6-2- Les caractéristiques Spatiale et temporelle………………………………..…..17 I-7- Caractéristiques de l’image………………………………………………………….…...19. V.

(11) I-7-1- les pixels………………………………………………………………………19 I-7-2- L’image numérique………………………………………………………..…..20 I-8- Radiomètres imageurs…………………………………………………………………....20 I-9-Conclusion……………………………………………………………………………..…22. Chapitre II : Prétraitement Des images Satellites II-1- méthode d’étalonnages des canaux AVHRR…………………………………………....24 II-2-Le calibration radiométrique……………………………………………………………..24 II-3-Algorithme AVHRR-HRTP……………………………………………………………..24 II-3-1-Etalonnages des canaux visibles 1et 2…………………………………………24 II-3-2- Etalonnages des canaux infrarouges 3,4 et 5……………………………….…25 II-4-Les types de correction ……………………………………………………………….....27 II-4-1- la correction géométrique………………………………………………..........28 II-4-2-Correction géométrique d'une image………………………………………......31 II-5-Conclusion………………………………………………………………………….........32. Chapitre III : Méthodes d'extractions de température : La méthode Split-Windows III.1.Température de surface de la terre……………………………………………………..34 III-2-Algorithme de calculer de LST………………………………………………………...35 III-3-Algorithme de calcul de la LST (l’algorithme méthode Split-Windows)……………..36 III-4-Calcul des coefficients du Split-Windows………………………………………….…38 III-4-1-Principe……………………………………………………………………….38 III-4-2-Les types des algorithmes split-Windows…………………………………....43. VI.

(12) III-4-2-1-L’algorithme split-Windows linéaire………………………….….43 III-4-2-2-L’algorithme split-Windows non linéaire……………………..….43 III-4-3-La méthode de Détections des nuages……………………………………..44 III-4-4-Synthèse temporelle et correction jour/nuit………………………………..46 III-5-Validation…………………………………………………………………………......46. Chapitre IV : Implémentation et Résultat IV-1 Introduction……………………………………………………………………….…..48 IV- 2-Environnement de développement……………………………………………….…..48 IV-2-1- Choix de langage C++ Builder (version 6 ) …………………………………...48 IV-2-2- L’interface de C++ Builder…………………………………………………..…48 IV-2-3- Les ressources…………………………………………………………………..49 IV-3-Présentation des donnés HRPT.RAW……………..………………………………....50 IV-4-Lecteur d’image format RAW……………………………………………………..…50 IV-5-Description de d'application EXTRACTE_T.S.T…………………………………. ..51 IV-6-Les Menus d'application _EXTRACTE_T.S.T……………………………………….52 IV-7- Les objectives d'application EXTRACTE_T.S.T…………………………………….56 IV-8-la description des étapes de l’algorithme………………………………………..……57 IV-9-Expérimentations et Résultats…………………………………………………………63 IV-10- Tests et résultats ………………………………………………………………….....64 IV-11-Evaluation de résultats………………………………………………………………..71 IV-12-Conclusion………………………………………………...…………………………..71 Conclusion générale…………………………………………………….…………………….73 Références bibliographiques…………………………………………………..……...............74. VII.

(13) VIII.

(14) IX.

(15) Liste des figures Figure I.1 : le spectre de rayonnement et longueur d’onde………………………………04 Figure I.2: Les étapes de processus de télédétection………………………………………..06 Figure I.3 : Les captures actifs………………………………………………………………07 Figure I.4 : Les captures passifs…………………………………………………...………...07 Figure I.5: les satellites à défilement…………………………………………………….…..08 Figure I.6 : les satellites orbites géostationnaire……………………………………………..09 Figure I.7: la capture AVHRR embaqué dans le satellite NOAA…………………….…..…09 Figure I.8: les rayonnements reçus par le capteur AVHRR/3…………………………….…10 Figure I.9: la capture MODIS embaqué dans le satellite TERRA…………………………...16 Figure I.10 : la mesure de pixel…………………………………………………………...…18 Figure I.11 : fauchée d’un satellite les fauchées……………………………………………19 Figure I.12 : chevauchement entre D’un satellite……………………………………………19 Figure I.13: les coordonnes (ligne, colonnes) de pixel…………………………………...….20 Figure I.14 : Balayage perpendiculaire……………………………………………………...21 Figure I.15 : Balayage parallèle………………………………………………………….….22 Figure II.1 : résultat de calibration de canal 4 par le logiciel PCNOAA…………………....26 Figure II.2 : résultat de calibration de canal 5 par le logiciel PCNOAA…………………….27 Figure II.3 : Exemple de distorsions géométriques………………………………………….29 Figure II.4 : Exemple de transformation affine pour la rectification géométrique des images………………………………………………………………………………………...30 Figure III.1 : Organigramme pour calculer la température de surface de la terre…………..40 Figure III.2: chaine de tests de détection des nuages pour les acquisitions AVHRRHRPT adaptée de Saunders et Kriebel(1988)……………………………………………...…41 Figure IV.1 : L’interface de C++ Builder 6…………………………………………………49 Figure IV.2 : L’interface de logiciel ReaerHRPT………………………………………...…51. VIII.

(16) Figure IV.3 : L’interface de l'application EXTRACTE_T.S.T ……………………………52 Figure IV.4 : L’interface de menu Fichier………………………………………………….54 Figure IV.5 : L’interface de menu Edition………………………………………………….54. Figure IV.6 : L’interface de menu Produit………………………………………………….55 Figure IV.7 : L’interface de menu Aide……………………………………………………..56 Figure IV.8 : Les différentes étapes de logiciel EXTRACTE_T.S.T……………………..…57 Figure IV.9 :L’interface de traitement logiciel EXTRACTE_T.S.T……………………...…58 Figure IV.10 : la fenêtre d’importer format RAW………………………………………..….59 Figure IV.11 :L’interface d’ouverture d’image………………………………………….…..60 Figure IV.12:L’angle de L’ouverture l’image………………………………………………61 Figure IV.13 : L’angle de l’image avant traitement……………………………….………...62 Figure IV.14 : L’angle d’affichage de résultat………………………………………………63 Figure IV.15 : L’angle de l’image avant traitement pour l’image de 12/novembre/2005…...65 Figure IV.16 : L’angle d’affichage de résultat d’image de fichier HRPT039 le 12/novembre/2005, x=635,y=1918 VALEUR=14.5°………………………………………..65 Figure IV.17 : L’angle de l’image avant traitement pour l’image de fichier HRPT059 de 01/ Février /2006……………………………………………………………………………….....67 Figure IV.18 : L’angle d’affichage de résultat de fichier HRPT059 de 01 /Février /2006, x=1179, y=2370VALEUR=10,5°……………………………………………………………67 Figure IV.19 : L’angle de l’image avant traitement pour l’image de fichier HRPT086 de 12/fevrier/2006……………………………………………………………………………….68 Figure IV.20 : L’angle d’affichage de résultat de fichier HRPT086 de 12/fevrier/2006, x=955,y=2217 VALEUR=13.5°………………………………………………………….….69 Figure IV.21 : L’angle de l’image avant traitement pour l’image de fichier HRPT106 de Mars /2006……………………………………………………………………………………70 Figure IV.22 : L’angle d’affichage de résultat de fichier HRPT106 de Mars /2006, x=666, y=1932 VALEUR=4.5°………………………………………………………………………71 Figure IV.23: variations d’image de température de surface………………………………..72. IX.

(17) X.

(18) Liste des tableaux Tableau I.1 : les caractéristiques du satellite NOAA……………………………………..10 Tableau I.2: Le tableau qui décrit les bandes AVHRR…………………………………...11 Tableau I.3 : les caractéristiques d’AVHRR………………………………………….…..13 Tableau I.4 : les différents formats de données et leurs caractéristiques………………....14 Tableau I.5 : caractéristique de transmission de HRPT………………………………..…14 Tableau I.6: Les caractéristiques du capteur MODIS TERRA…………………………..16 Tableau I.7 : les septes premières bandes spectrales de MODIS/TERRA………………...16 Table II.1 : les valeurs du coefficient de correction pour NOAA……………………….…25 Table II.2 : les valeurs centrale. et des coefficients A et B……………………………...26. Tableau III.1: les algorithmes Split-Windows……………………………………………..38 Tableau IV.1 : Les propriétés du système…………………………………………………..49 Tableau IV.2: Les caractéristiques des canaux……………………………………………..50 Tableau IV. 3: Les caractéristiques d’image de fichier HRPT039 le 12/novembre/2005…..64 Tableau IV.4: Les caractéristiques d’image de fichier HRPT059 le février 2006…………..66 Tableau IV.5: Les caractéristiques d’image de fichier HRPT086 le 12/fevrier/2006……....67 Tableau IV.6: Les caractéristiques d’image de fichier HRPT106 le mars2006……………..69 Tableau IV.7 : la Température de surface pour les années………………………………….72. X.

(19) Introduction générale. L’étude du changement climatique repose sur l’analyse de l’évolution d’un grand nombre de variables climatiques, issues notamment d’observations de satellites ou de réanalyses météorologiques. Parmi les champs météorologiques, la température de surface représente un des paramètres clés dans le suivi du changement climatique. Cette température peut être observée à l’aide d’instruments satellitaires à l’échelle du globe terrestre. dans la documentation historique en utilise l’algorithme méthode étalonnage radiométrique des images satellitaires NOAA-HRPT(JAS2009) et calculer la température de surface de la mer, donc duquel à réflexion dans autre objectif de calculer la température de surface de terre. La température de surface est une valeur importante pour suivre le changement climatique dans la terre, mais il est difficile de mesurer dans des points terrestres. par. exemple : le mont ; donc a cause de ce problème en propose une autre manière pour l’extraction des valeurs de la température de surface de terre a partir une image satellitaire, on utilise la technique de télédétection. En télédétection satellitaire, les caractéristiques des orbites de satellites conditionnent la Capacité d’observation de la Terre, sa répétitivité, et la nature même des données obtenues. Il utilise la propriété du rayonnement électromagnétique pour analyser à distance la surface du la terre, de l’océan ou l’atmosphère. Dans la télédétection infrarouge thermique consiste essentiellement à mesurer le rayonnement émis par la terre à partir de l’espace. L’observation de la terre par l’analyse des images obtenues par les traitements des données des satellites de la série NOAA-AVHRR s’est fortement développée avec l’étude de l’état de la température de surface du sol et la mer. L’objective de notre travaille est l'extraction de la température de surface de la terre à partir l’ image satellitaire. Dans cette étude on explique les étapes d’extraction de la température de surface de terre, on distingue deux étapes d’extraction de température de surface de la terre, en fait applique l’algorithme d’étalonnage radiométrique (calibration radiométrique) utilise de l’algorithme quelle méthode étalonnage radiométrique des images satellitaires NOAA-HRPT(JAS2009).pour la correction géométrique des images satellitaire NOAA-HRPT. On utilise la méthode Split-Windows pour calculer la température de surface. La méthode Split-Windows utilise deux canaux de l'infrarouge thermique 4 et 5 pour calculer la température de surface, avec l'utilisation des coefficients et des valeurs prédéfinis concernent le satellite.. 1.

(20) Introduction générale. Dans notre travail on utiliser des images satellitaires, ces image sont acquises à haute résolution sous forme numérique non dégradée (high Resolution Picture Transmission ou HRPT) à partir du radiomètre AVHRR. Organisation du manuscrit Après cette introduction, on consacrer la suite de différent points liés au sujet de notre étude en les répartissant sur quatre chapitres dont leur contenus est décrit par : Le chapitre 1: consacré aux notions de base de la télédétection. Le chapitre 2: panorama sur le prétraitement des images satellites. L’objectif de ce chapitre on expliquer le prétraitement des données satellites (correction géométrique, correction radiométrique) Le chapitre 3 : on présente la notation qui utilise les étapes pour calculer la température de surfaces, en utilise la méthode de Split-Windows calculer la température de surfaces de la terre. Le Chapitre 4: Ce chapitre est déterminé l’application de notre travail, et le résultat de traitement.. 2.

(21) Chapitre I La Télédétection.

(22) Chapitre. 1. La Télédétection. Introduction. L’objectif de ce chapitre est présente les principaux aspects utiles à principe de télédétection, puis , on introduit la notion de télédétection et le principe de processus de ce système ,dans le deuxième phase, on décrit les fonctionnement d’une capteur qui utilise dans sa télédétection, dans la troisième phase on peut déterminer quelque notion de satellite et les ‘orbite de observer de terre pour cette étude, dans quatrième phase, on décrit les caractéristiques de résolution telle que la résolution spectrale, spatiale et temporelle, finalement introduit les caractéristiques de l’image et la Radiomètre des imageurs pour composé le Balayage perpendiculaire et Balayage parallèle..

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(24) Chapitre I : La Télédétection I-1-Définition de télédétection La télédétection est définie comme « l’ensemble des techniques qui permettent, par l’acquisition d’images, d’obtenir de l’information sur la surface de la Terre (y compris l’atmosphère et les océans), sans contact direct avec celle-ci. La télédétection englobe tout le processus qui consiste à capter et enregistrer l’énergie d’un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et analyser l’information qu’il représente, pour ensuite mettre en application cette information» [1]. Les caractéristiques sont déterminées après mesure de signal électromagnétique émis ou réfléchi par l’objet et son environnement dans certain domaine de fréquence/longueur d’onde, (Figure I.1). Dans la télédétection spatiale utilise qu’une partie du spectre électromagnétique, les longueurs d’ondes les plus utilisées dans les domaines solaire (λ=0.38 à 3 µm ) ,visible(λ=0.4 à 0.7 µm ), proche infrarouge (λ=0.7 à 1.5 µm ), infrarouge moyen (1.5 à 3 µm),infrarouge thermique (λ=3 à15µm ), micro-onde (1mm-1 m ).. Figure I.1 : le spectre de rayonnement et longueur d’onde [6].. 4.

(25) Chapitre I : La Télédétection I-2- Le principe du processus de système la télédétection Ces huit étapes couvrent le processus de la télédétection, du début à la fin [2]. La télédétection implique une interaction entre l'énergie incidente et les cibles. Cette phase on peut déterminer les huit étapes de processus de système la télédétection (Figure I.2). Dans la première étape la source d'énergie ou l’illumination est l'origine de tout processus de télédétection se trouve nécessairement une source d'énergie pour illuminer la cible (Figure I.2, l’étape A ). Dans le deuxième rayonnement et atmosphère Durant son parcours entre la source d'énergie et la cible, le rayonnement interagit avec l'atmosphère. Une seconde interaction se produit lors du trajet entre la cible et le capteur (Figure I.2, l’étape B). Puis dans l’étape suivante on produire une interaction avec la cible cette interaction entre le rayonnement et l’atmosphère tout au long du trajet source-cible et cible-capteur (Figure I.2, l’étape C). Enregistrement de l'énergie par le capteur cette section Le capteur est enregistre le signal reçu Une fois l'énergie diffusée ou émise par la cible, elle est captée à distance (par un capteur qui n'est pas en contact avec la cible) pour être enfin enregistrée (Figure I.2, l’étape D). La transmission et traitement est le satellite transmise les signaux électroniques vers des stations de réception au sol ou à des satellites relais. Au niveau de ces stations, les informations sont décodées et enregistrées sous forme d’images ou de photographies (Figure I.2, l’étape E). Ensuite l’étape d’interprétation et analyse est une interprétation visuelle et/ou numérique de l'image traitée est nécessaire pour extraire l'information que l'on désire obtenir sur la cible (Figure I.2, l’étape F). Finalement Application est la dernière étape du processus consiste à utiliser l'information extraite de l'image pour mieux comprendre la cible, pour en faire découvrir de nouveaux aspects ou pour aider à résoudre un problème particulier (Figure I.2, l’étape G).. 5.

(26) Chapitre I : La Télédétection. Figure I.2: Les étapes du processus de télédétection [2]. I-3-Fonctionnement d’un capteur Dans le domaine solaire, le capture mesure le rayonnement électromagnétique émis par le soleil et réfléchi par une surface quelconque et son environnement; on générale les dispositifs de télédétection qui mesurent pour l'énergie disponible naturellement sont de deux catégories : les capteurs actifs (Figure I.3) et les capteurs passifs (Figure I.4). Les capteurs Passifs (Figure I.4) se définissent comme Recevoir une énergie électromagnétique naturellement émise (ou réfléchie) par une cible à imager [2], elles sont Mesuré l'énergie disponible naturellement. Les capteurs passif peut seulement percevoir l'énergie réfléchie lorsque le soleil illumine la terre.ces capteurs sont utilisés dans les Capteurs optiques, les Capteurs infrarouge (thermiques),…etc. ainsi les capteurs actifs (Figure I.3) définissent comme Recevoir l’onde émise par le capteur et caractériser la cible en fonction de la réflexion de l’onde émise [2]. Les capteur actifs a l'avantage de pouvoir prendre des mesures à n'importe quel moment de la journée ou de la saison. Les capteurs actifs utilisent les longueurs d'onde qui ne sont pas produites en quantité suffisante par le soleil telles que les hyperfréquences ou pour mieux contrôler la façon dont. 6.

(27) Chapitre I : La Télédétection une. cible. est. illuminée.. Ces. capteurs. sont. utilisés. etc.. Figure I.3 : Les captures actifs[5].. Figure I.4 : Les captures passifs[5].. 7. dans. les. radars,….

(28) Chapitre I : La Télédétection I-4-Les satellites et L’orbite I-4-1-les orbites L'orbite. d'un satellite est choisie en fonction de la capacité des capteurs qu'il. transporte et des objectifs de sa mission. Le choix d'une orbite est déterminé par l'altitude (la hauteur du satellite au-dessus de la surface de la terre), l'orientation et la rotation du satellite par rapport à la terre [2]. Il est choisie on généralement circulaire ou presque circulaires, c’est à dire d’excentricité nulle ou très faible. Parmi ces satellites on peut citer : MeteoSat (France), Geostationary Operational Environmental Satellites GOES (USA), Geostationary Meteorological Satellite GMS (Japon) et INSAT (Inde). Dans le domaine télédétection Il existe deux grands types de satellites utilisés en télédétection : Les satellites à défilement et Les satellites orbite géostationnaire. I-4-2- Les satellites I-4-2-1-Les satellites à défilement Les satellites de basse altitude satellites à défilement (héliosynchrones) (Figure I.5) on structuré comme suite : altitude : de 600 à 1500 km, inclinaison de 98° par rapport à l'équateur sur une orbite circulaire.. Figure I.5: les satellites à défilement [2].. 8.

(29) Chapitre I : La Télédétection I-4-2-2-Les satellites d’orbite géostationnaire L’orbite géostationnaire (Figure I.6) est une orbite située à 35786 km d’altitude au-dessus de l’équateur de la terre, dans le plan équatorial. Cette orbite possède une période de révolution égale à la période de rotation de la terre sur elle-même.. Figure I.6 : les satellites orbites géostationnaire [2].. Dans la télédétection il y a plusieurs capture utilisé on peut introduit deux capture qui utilise les capture AVHRR (image HRPT) (Figure I.7) et les captures TERRA et AQUA (image MODIS), pour les satellites météorologiques de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) sont destinés à fournir des images de bonne résolution spatiale (1 km environ) dans le visible et le proche infrarouge d’une part, l’infrarouge thermique d’ autre part [3]. Ils complètent l'information fournie par les satellites géostationnaires (comme GOES). Le capteur AVHRR est défini comme un champ de vision très large, plus de 2500 km. Le capteur AVHRR est capte le rayonnement électromagnétique du visible, proche IR, du moyen IR et de l'IR thermique (Figure I.7).. Figure I.7: la capture AVHRR embaqué dans le satellite NOAA [9].. 9.

(30) Chapitre I : La Télédétection Dimension. 4.20. en orbite. m*1.88 m *7 m. Diamètre. 1.88 m. Masse en. 2232 kg. orbite Durée de. >2 ans. vie Stabilisation 3 axes Altitude. 840 km. Inclinaison. 98,74°. Heure. 14h00. locale au nœud Tableau I.1 : les caractéristiques du satellite. ascendant. NOAA.. Figure I.8: les rayonnements reçus par le capteur AVHRR/3[9].. Le tableau suivant (Tableau I.2) les bandes AVHRR, leurs domaine spectral, leurs résolutions spatiales leurs applications générales [3].. 10.

(31) Chapitre I : La Télédétection Bande Domaine. 1. Résolution Application. spectral (µm). spatiale. 0,58 - 0,68 (rouge). 1,1 km. surveillance des nuages, de la neige et de la glace. 2. 0,725 - 1,1 (proche IR). 1,1 km. surveillance de l'eau, de la végétation et de l'agricole. 3. 3.55-3.93(IR moyen). 1,1 km. température de la surface des océans, volcans, feux de forêts. 4. 10.3-11.3(IR thermique). 1,1 km. température de la surface des océans, humidité du sol. 5. 11.5-12.5(IR thermique). 1,1 km. température de la surface des océans humidité du sol. Tableau I.2: Le tableau qui décrit les bandes AVHRR [2]. I-5-Caractéristiques spectrales d’AVHRR I-5-1-bandes visibles et proche infrarouge Les deux premiers canaux d’AVHRR, rouge (0.58µm-0.68 µm) et proche infrarouge (0.725 µm-1.0 µm), mesurent la luminance solaire réfléchie par le système Terreatmosphère [18]. Ils sont fortement tributaires d’éclairement solaire et de l’angle zénithal solaire, pour l’application utilisons les deux canaux, surveillance des nuages, de la neige et de la glace dans le canal 1, surveillance de l'eau, de la végétation et de l'agricole dans le canal 2. Ces canaux ne sont pas utilisés dans cette étude. I-5-2-canal infrarouge médian Le canal 3 ou 3B d’AVHRR mesurant la luminance parvenant au satellite dans l’infrarouge médian (3.55 µm-3.93 µm) est délicat et ambiguë à utiliser [18]. En effet, il y a deux contributions au signal dans l’infrarouge médian, pour des applications utilisant ce canal existent mais font généralement appel à l’utilisation d’images acquises la nuit ou à des couples jour/nuit, ainsi la température de la surface des océans, volcans, feux de forêts. Ce canal n’est pas utilisé dans cette étude.. 11.

(32) Chapitre I : La Télédétection I-5-3-les canaux thermiques Les canaux 4 et 5 d’AVHRR (10.3 µm-11.3 µm et 11.5 µm-12.5 µm) mesurent le rayonnement émis par. le système Terre-atmosphère de fait de sa température. radiométrique directionnelle [18]. Ils mesurent la température de brillance du système Terre-atmosphère. Cette température de brillance ou température radiométrique correspond à la température d’un corps noir .l’équation qui lie la température de surface température de brillance. à la. mesurée dans l’infrarouge thermique peut être bien approximée. par l’équation suivant (Iq.I.1) : =. −. (Iq.I.1)[18].. j: chaque bande spectrale. : l’émissivité de surface : est obtenu par régression sur la fonction de Planck intégrée sur la bande passante du filtre spectral. L’application qui utilise les canaux 4 et 5 d’AVHRR est la température de la surface des océans, humidité du sol. Les deux canaux qui utilisent dans cette étude. Le Tableau (Tableau I.3) est introduit les caractéristique d’AVHRR, leurs canaux d’AVHRR, leurs longueurs d'onde, leurs variables et leurs Utilisations typiques.. 12.

(33) Chapitre I : La Télédétection Canal Longueurs d’onde Variable Utilisation typique 0,58 - 0,68µm (VIS R Détection des nuages le jour 1 : rouge) 2. 0,725. Cartographie de surface -. 1,05µm R. Frontières terre-eau. -. 1,64µm R. Détection de neige et de glace. 3,93µm TB. Détection. (IRR) 3A. 1,58. (IRR/IRT) 3B. 3,55. -. (IRR/IRT). des. nuages. la. nuit. Température de la surface des océans. 4. 10,3. -. 11,3µm TB. Détection des nuages la nuit. (IRT). Température de la surface des océans. 5. 11,5. -. 12,5µm TB. Température de la surface des. (IRT). océans. Tableau I.3 : les caractéristiques d’AVHRR [31]. Pour la télédétection on introduit les caractéristiques de données du capteur AVHRR (Tableau I.4) les formats en quatre modes opérationnels qui se distinguent par leurs résolutions et leurs modes de transmission. Format. Résolution. Transmission et traitement. Spatiale APT(Autoatic. Transmission directe et affichage à. Picture. Transission). 4 km. faible résolution Transmission directe et affichage à. HRPT(High Resolution Picture Transmission ). 1.1 km. pleine résolution. GAC(Global Area Coverage). 4 km. Image. à. faible. données enregistrées. 13. résolution. de.

(34) Chapitre I : La Télédétection Données. LAC(Local Area Coverage) 1.1 km. résolution. choisies. à. pleine. d’une région locale. provenant de données enregistrées. Tableau I.4 : les différents formats de données et leurs caractéristiques [2]. Transmission d’Image à Haut Débit (NOAA-HRPT) Le service de Transmission d’Image à Haut Débit ( HRPT) (Tableau I.4) installé sur les satellite NOAA est depuis deux décennies la source principale de données de haute qualité issues des satellites météorologique polaires pour les stations utilisateur à travers le monde. Débit lignes. 360 lignes AVHRR/minute. Canaux de données. 5 transmis, 6 disponibles. Résolution des données. 1.1km. Modulation de porteuse. Phase numérique dédoublée, modulation de phase. Fréquence de l’émetteur(MHz). 1698,0 ou 1707,0. Tableau I.5 : caractéristique de transmission de HRPT [9]. Dans la télédétection ainsi, introduit le capture MODIS ( Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ) , Justice et al. 1987; Justice et al. 1998 ; Running et al. 1994; Justice and Townshend 2002) sont des capteurs à large champ embarqués respectivement sur les missions d’observations SPOT (depuis SPOT 4) lancées en 1998 et TERRA en 1999 (sa caractéristique MODIS Tableau I.6) [6]. Il est un radiomètre embarqué sur les plateformes américaines TERRA et AQUA. Il est utilise un miroir à balayage double-face qui tourne de façon continue (Xiong et al. 2005). MODIS est un satellite ayant une orbite basse à défilement (altitude 705 km) à haute sensibilité radiométrique (enregistrement du signal sur 12 bits) qui opère dans 36 bands spectre entre 0.4 et 14.4 µm; correspondant au spectre du visible et des infrarouges proche, moyen et thermique (Tableau I.7) .. 14.

(35) Chapitre I : La Télédétection MODIS possède donc une haute résolution spectrale, une couverture globale presque journalière et une haute résolution spatiale (500 m à 470 nm et 2.13 µm , 250m à 0.66 µm et 0.86 µm et 1 km à 3.8 µm)[4]. Ces différents canaux opèrent à une résolution spatiale allant de 250 m à 1 km(NASA2010). Les canaux du rouge visible et du PIR (proche infrarouge) opèrent à la résolution spatiale maximale (pixel de 250*250 m), ainsi le calcul de l’indice de végétation qui tire profit de signature spectrale de la végétation active, caractérisée par une réponse minimale dans le rouge visible et maximale dans le PIR.. Figure I.9: la capture MODIS embaqué dans le satellite TERRA [6]. Lancement. 1999. Altitude. 705km. Orbite. Héliosynchrone. Heure de passage à l’équateur. 10 :30a.m. Champ de vue. 2330km. Résolution spatiale au nadir. -250 m (bande #1-2) -500 m (bande #3-7) - 1 km (bande #8-36) (+/- 2 jours). Période de revisite. 15.

(36) Chapitre I : La Télédétection Tableau I.6: Les caractéristiques du capteur MODIS TERRA (http://modis.gsfc.nasa.gov/). Bande. Bandes. Longueur. Résolution. spectrales. d’onde. spatiale(m). 1. Rouge. 0.62-0.67µm. 250. 2. Infrarouge. 0.84-0.87 µm. 250. 3. Bleu. 0.45-0.47 µm. 500. 4. Vert / Jaune. 0.54-0.56 µm. 500. 5. Infrarouge. 1.23-1.25 µm. 500. 6. Infrarouge. 1.62-1.65 µm. 500. 7. Infrarouge. 2.10-2.15 µm. 500. Tableau I.7 : les septes premières bandes spectrales de MODIS/TERRA (http://modis.gsfc.nasa.gov/).. I-6-les caractéristiques de résolution I-6-1-Les caractéristiques Spectrales La résolution Spectrale est décrit la capacité d’un capture à utiliser le nombre des différentes plages de langueur d’onde du spectre électromagnétique (canaux), la luminance ̂L = ∫. L(λ) ∗ Sb(λ) ∗ dλ. (Eq.I.2) [6].. spectrale L(λ) est discrétisée en luminance équivalente apparente ̂Lb par bande spectre b (observée. par. le. capteur. ). par. un. système. de. filtre. I.2) : Sb(λ) étant la réponse spectrale dans la bande b = [ λmax, λmin ].. 16. multi-spectraux(Eq..

(37) Chapitre I : La Télédétection I-6-2- Les caractéristiques Spatiale et temporelle La résolution spatiale d’un capture peut être au premier ordre assimilée à la taille des éléments de surface élémentaires observés, éléments constitutifs de d’image appelés pixels (figure I.10), Cette surface correspond au pixel (Picture élément). Cette résolution est mesure chaque pixel à l'écran représentera une superficie correspondant exemple (20 m * 20 m) pour le satellite SPOT, (30 m * 30 m) pour le satellite Landsat Thematic Mapper,( 1000 m * 1000 m ) pour NOAA AVHRR,…etc. La résolution spatiale est fonction de la dimension du plus petit élément qu'il est possible de détecter. Elle est plus grossière permettrait une résolution radiométrique plus grande et une résolution spectrale plus fine. On peut distinguer La résolution spatiale d'un capteur passif (nous regarderons plus loin le cas spécial des capteurs actifs) est dépend principalement de champ de vision instantanée CVI (figure I.10). Il peut délivrer [2] :. (A) Le CVI est défini comme étant le cône visible du capteur. (B) détermine l'aire de la surface "visible" à une altitude donnée. (C) La grandeur de cette aire est obtenue en multipliant le CVI par la distance de la surface au capteur.. Figure I.10 : la mesure de pixel [2].. 17.

(38) Chapitre I : La Télédétection. La télédétection spatiale sont également caractérisées par leur résolution temporelle ou encore la répétitivité des observations, la résolution temporelle dépend du cycle orbitale d’un capteur. Ce cycle définit la période de revisite, à savoir le temps que met un capteur pour observer un même point de la surface de terre dans la même condition de visée. Pour les satellites polaires sur orbite héliosynchrone, ce cycle est généralement d’une durée de 15 jours à un mois ; par exemple La résolution temporelle de SPOT1 est de 26 jours, 16 jours pour LANDSAT TM et 14.5 jours pour NOAA-AVHRR. La largeur de la fauchée (figure I.10) du capteur et la position de la cible jouent également un rôle important dans la définition de la résolution temporelle.il y a plusieurs capteur sont larges de champ comme SPOT-VEGETATION, TERRA-MODIS et NOAA-AVHRR ont des fauchées de plus de Couverture à 2000km, ce permet l’observer quasi-quotidiennement l’ensemble de terre, La résolution temporelle absolue du système de télédétection est donc égale à cette période. pour Toutefois, certaines régions de la surface peuvent être observées plus fréquemment puisqu'il y a chevauchement entre fauchées adjacents et que ces zones de chevauchement deviennent de plus en plus grandes à proximité de l’équateur(Figure I.11).. 1. Système Pour l’Observation de la Terre. 18.

(39) Chapitre I : La Télédétection. Figure I.11 : fauchée d’un satellite. Figure I.12 : chevauchement entre. fauchées. D’un satellite. I-7- Caractéristiques de l’image I-7-1- les pixels Le pixel défini comme représente Le plus petit élément constitutif d'une image numérique de moniteur ,Son nom provient de la locution anglaise “picture element”, L'ensemble de ces pixels est contenu dans un tableau à deux dimensions constituant l'image( Figure I.13) :. 19.

(40) Chapitre I : La Télédétection. Figure I.13: les coordonnes (ligne, colonnes) de pixel [8].. I-7-2- L’image numérique Une image numérique est constituée d'un ensemble de points appelés pixels (abréviation de Picture Element) pour former une image. I-8- Radiomètres imageurs Radiomètre imageur est définit comme Instrument qui mesure quantitativement l'intensité du rayonnement électromagnétique dans certaines bandes de longueurs d'ondes, dans toute partie du spectre électromagnétique [7].l’acquisition d’une image est un ensemble de mesures radiométriques organisées en lignes et colonnes. Dans un Radiomètre imageur la répétition à l’acquisition au cours du mouvement du vecteur (balayage) permet la constitution d’une image. Le balayage du paysage permet la constitution de l’image. il existe deux types de Balayage perpendiculaire (Figure I.12) est définit comme Le rayonnement qui atteint le capteur est composé en plusieurs composantes spectrales : UV le visible et composantes. spectrales :. UV, le. l’infrarouge.. 20. visible, le proche infrarouge, et.

(41) Chapitre I : La Télédétection Dont le Balayage parallèle (Figure I.13) est Un ensemble des détecteurs appartient à chacune des bandes spectrales. La résolution spatiale, et spectrale sont plus élevées dans les balayeurs perpendiculaires [7].. Figure I.14 : Balayage perpendiculaire [7].. A – miroir rotatif B - détecteur C – champs de vision instantanée D – cellule de résolution au sol E - champs de vision angulaire F - couloir-couvert. 21.

(42) Chapitre I : La Télédétection. Figure I.15 : Balayage parallèle [7]. A – ensemble des détecteurs alignés B – plan focal de l’image C – système des lentilles D – cellule de résolution au sol. I-9-Conclusion Le but de télédétection, à travers les capteurs embarqués dans les satellites artificiels, fournissent des données qui feront l’objet de traitement. Elle permet de relever des données géographiques et cartographiques afin de réaliser des cartes générales et thématiques. Elle permet d’avoir des images sources pour la réalisation des cartes. Elle permet de suivre l’évolution des reliefs et des formations végétales. Après l'acquisition des donnes, on utilise la correction géométrique, la correction radiométrique (calibration)) et l'algorithme split window pour l'extraction de la température de surface, ces étapes sera détaillée dans les chapitres suivants (chapitre II et III).. 22.

(43) Chapitre II Prétraitement Des images Satellites.

(44) Chapitre. 2. Prétraitement des images satellites Introduction. Dans ce chapitre on consacrer à l’étude de prétraitement des images pour étalonnage des images, on utilise la premier étape de calibration qui permettant de passer des valeurs numériques de l’image en valeurs physiques ( réflectances et températures de brillance); Dans cette calibration on utiliser les données des canaux visibles (VIS) sont converties en albédo et les mesures des canaux infrarouge (IRT) sont converties en température de brillance par logiciel PCNOAA. Dans la deuxième étape on utilise la correction géométrique, cette étape qui permet de rectifier l’image et la rendre superposable à une carte dans un système de projection donné ; finalement on appliqué le résultat deux étapes étudier..

(45) Chapitre II : Prétraitement Des images Satellites II-1- méthode d’étalonnages des canaux AVHRR II-2-Le calibration radiométrique La calibration radiométrique c’est la premier étape pour l’extraction de température et le plus important pour tout traitement d'images ayant pour but accès à des propriétés quantifiées des surfaces, elle est vise d’une part à éliminer la différence de sensibilité entre les capteurs en assignant à chaque bande spectrale un coefficient de correction. Aussi à corriger le signal du capteur dans le temps par l’application d’une correction linéaire qui est appliquée à chacun des coefficients de calibrage pré-lancement. Dans le calibrage on utilise La forme générale (Eq.II.1) : =. +. ∗. (Eq.II.1)[09].. L : est la radiance spectrale, : sont des coefficients déterminés pour la bande spectrale u capteur, : est le compte numérique de la bande spectrale, II-3-Algorithme AVHRR-HRPT II-3-1-Etalonnages des canaux visibles 1et 2 : Dans l'étalonnage des canaux visible 1 et 2 c’est La calibration convertit les comptes numériques X en mesure de paramètre physique, soit la luminance spectrale Ai, et pour la longueur d’onde centrale de la bande. L'étalonnage des canaux visibles n'est pas effectué en temps réel. Cette calibration utilise l’équation permettant de convertir les comptes numériques en albédo est linéaire (Eq.II.2): =. +. (Eq. II.2)[9].. : est l’albédo mesuré dans le canal i,. : Valeur numériques l’image (8 bits), et. : sont des coefficients de pré-calibration (sur terre) ,. 24.

(46) Chapitre II : Prétraitement Des images Satellites II-3-2- Etalonnages des canaux infrarouges 3,4 et 5 L’étalonnage des canaux infrarouge 3,4 et 5 c’est La calibration convertit les comptes numériques X de températures de brillance, la température de brillance est connue, aucun mécanisme semblable n’existe pour les bandes spectrales du visible et de l’infrarouge. Pour applique cette technique, on utilise les étapes suivantes : 1-calcule de radiance linéaire par canal i : =. +. et. (1) (Eq. II.3) [9].. : sont des coefficients de pré-calibration (sur terre). 2-calcule de radiance corrigée par canal i : =. _. Canaux. +. +. _. _. (2) (Eq.II.4) [9].. b0. b1. b2. Canal 4. 2.96. -0.0541. 0.00024532. Canal 5. 2.25. -0.0366. 0.00014854. Table II.1 : les valeurs du coefficient de correction pour NOAA [9].. 3-calcule de radiance de la terre par canal i: =. +. (3)(Eq . II.5) [9].. 4- température équivalente corps noir par canal i : ∗. =. (4) ( Eq .II.6) [9]. (. ). =1.1910659 10-5 mw.m-2.sr-1.cm4 et 2 =1.438833k.. 25.

(47) Chapitre II : Prétraitement Des images Satellites 5-température de brillance par canal i :. =. ( ∗. ). Les valeurs de. (5) (Eq.II.7) [9].. et les coefficients A et B pour les 3B, 4,5 sont uniques pour chaque Plate-. forme Canaux. Vc. A. B. Canal 3B. 2700.1148. 1.592459. 0.998147. Canal 4. 917.2289. 0.332380. 0.998522. Canal 5. 838.1255. 0.674623. 0.998363. Table II.2 : les valeurs centrale. et des coefficients A et B [9].. Dans applicable de ce l’Algorithme AVHRR-HRTP pour tout les étapes on utilise de logiciel PCNOAA a été développés pour servir les besoins de logiciel pour la recherche et les applications opérationnelles du traitement d’image. il permet l'exploitation des images satellitaires de type AVHRR-HRPT et METEOSAT, Son développement à débuté en 2003.Dans ce mémoire on utilise les résultats de calibration de canal 4 et 5 dans logiciel PCNOAA pour l’implémentation de la température de surface de terre Figure II.1, Figure II.2 suivant :. Image brute HRPT. Image de TB. Figure II.1 : résultat de calibration de canal 4 par le logiciel PCNOAA [9].. 26.

(48) Chapitre II : Prétraitement Des images Satellites. Image brute HRPT. Image de TB. Figure II.2 : résultat de calibration de canal 5 par le logiciel PCNOAA [9].. Le calibrage radiométrique c’est une étape nécessaire pour faire la correction géométrique des images corrigées calcul la luminance spectrale dans le visible, et la température de surface dans le domaine de l’infrarouge thermique. II-4-Les types de correction Dans cette phase de traitement des données de télédétection, il existe trois principales types de correction : géométriques, Corrections des effets perturbateurs atmosphériques et Corrections des effets directionnels . Corrections géométriques : corriger les distorsions de l’image dues en particulier à la topographie et à la géométrie de visée [3]. Corrections des effets perturbateurs atmosphériques : Le rayonnement réfléchi au niveau du capteur est la résultante du rayonnement réfléchi par la cible et par l’atmosphère. Le but des corrections atmosphériques est d’éliminer les effets de l’atmosphère et d’accéder à une mesure réelle de la réflectance des cibles investiguées [3]. Corrections des effets directionnels : Le rayonnement réfléchi au niveau du capteur dépend des conditions d’acquisition en particulier la position solaire et l’angle de visée [3].. 27.

(49) Chapitre II : Prétraitement Des images Satellites II-4-1- la correction géométrique Les images de télédétection sont acquises sous certaines configurations de visée. L’espace géométrique observé a une surface irrégulière. Les images présentent des distorsions dans toutes les dimensions de l’espace. La deuxième étape sont nécessaires pour corriger l’image ce utilise les distordions géométriques (Figure II.1) sont dues au mouvement relatif du capteur, et de la terre (rotation), la Corrections géométriques est définit comme corriger les distorsions de l’image dues en particulier à la topographie et à la géométrie de visée [3]. Les corrections géométriques sont appliquées pour compenser ces distorsions afin que la représentation de l'image soit aussi fidèle possible et que les observations soient présentées dans un système de projection Cartographique. La Modification de l’arrangement spatial des objets, de leurs relations géométriques sans changement substantiel du contenu des données. Il est utilisé deux opérations :  L’opération qui consiste à corriger les distorsions de l’image est appelée Rectification.  L’opération qui consiste à affecter l’image à un référentiel géographique est appelée Géoréferencement.. Origines des distorsions géométriques :  Obliquité de la prise vue.  Mouvements du système de balayage et de la plate forme (tangage, roulis).  Relief du terrain, courbure et rotation de la terre.. 28.