La détéction à distance à L'I.G.N.

'.'" .

..

^.

^.'

, .

\

VNIES

ECONOMIQUE ET SOCIAL

CQMlUfSION ECONOIUQUE POUR L' AFRIQUE

Trois~eme Conferencecartographique regionale pout l'Afrique '

Addis.i.AbSba (Ethiopie) 30 octobre - 10 novembre 1972 Point'1 c) de l'ordre du jour provisoire

LA DID'ECTION A DISTANCE A L'I.G.N.

*

Presente par Ie Gouvernement fran9ais

INTRODUCTION

Distr.

LTIlITEE

E/CN.14/CART/299 13 octobre 1912_, Original : FRANCAIS

~a vocation de l'I.G.N. est la carte topographique, la description de la sutface terrestre, d'abord par' travaux au sol, puis par photos aeriennes qui

Sf:t

un enregistrement

a

distance des cacact ere s physiques du sol. ~Iais

la to graphie n'est qu'un message particulier parmi ceux qui peuvent 6'tre fourn"s, elle n'est qu'un phenomene physique parmi ceux qui peuvent 6'trs

-, enreg·stree. Et les radiations Lumtneuses ne constituent qutuna faible partie du sp~ctre 8lectromagnetique utilieable comma transport d'information.

lie

developpement rapide de 1'industrialisation, de l'urbanieation et de la pOI:lulation amene

a

se preoceuper de la sauvegarde de La nature, de La

prote~ion de l'environnement et

a

effectuer un inventaire des ressources na.-

turel~s; des techniques ont ete mises au point qui permettent d'enregistrer les phienomenes qui s'y rapportent. L'etude de ces phenomenes fait partie de la vo~tion de l'I.G.N. en ,!:ant qu'erlension de l'etude de La surface terrestre, comma ~lle fait partie de la vocation de tous les grands services geographi- ques ,*,ndiaux comme, par example, aux Etats-lJnis, Le Geological Survey qui

est~rgedu leve de la carte topographique.

*

Par l'Institut Geographique National (I.G.N.).

M72-Hl15

_I

,

^.

E/CN.14/CAm'/299 Page 2

PROBLEMES POSES

Le pr-obl eme de l'environnement et de la pollution, s'il se pose au- jourd'hui avec una acuite particuliere, n'est pourtant pas nouveau: Jules Cesar avait deja edicte des regles tendant a as sure r la conservation de certaines e spece s arn.ma.Ies - comme les her-i.saone :.. tandis qu'Horace se plai- gnait du bruit infernal des charrois dans Rome La nuit. Mais evidemment, l'industrialisation depuis Ie siecle dernier et l'explocicn ~6Dographique

actuelle constituent des causes de pollution beaucoup plus importantes, surtout si l'on songe aux concentrations dans les villee et les zones de grande in- dustrie, amenant 80 p , 100 de La population du globe a se rassembler sur seulement 2 p. 100 de La surface terrestre.

Les activites traditionnelles de l'IGN lui permettent deja de pro ceder a l'estimation des ressources naturelles et a la protection des sites par l'utilisation de ses couvertures photographique-s et des cartes a differentes echelles qu'elles permettent d'etablir. Les photographies sur emulsions sensibles a I ' infra.--rouge^I ou celles dites en fausses couleurs

y

fourniseent dee renseignemente sur La 'vegetation et lee diverses cultures, les eaux, les

c6tee, lee essences forestieres, l'utilisation des sols, la morphologie. En outre, ces documents permettent par les informations qu"ils contiennent d'assurer la protection des hommes contre des phenomene s cataetrophiques avalanches, inondations, foyers d'incendie, etc ••

Mais les enregistrements photographiques classiques ont des limitations, du fait qulils sont lies a la transparence et La pure't e de 1 'atmosphere , a l'eclairement solaire, et qu'un grand nombre de caracteristiques du eol n'y sont pasdecelables. C'est pourquoi i l est fait de plus en plus ueage de' moyene de 'detection a distance grace a differents dispositifs aeroportes, nommes eapteurs, qui permettent d'enregistrer des phenomenes par ondes elea- tromagnet'iques de frequencee tres differentes de ce LLe a du spectre visible, aHant jUSqu'a la 'bande X du radar (ondes centimetriques).

, L'inter€t de cee methodes de teledetection, reside dans la generalite des problemes que l' on peut traiter, un m$me pro cede pouvant litre, employe pour de,s recherches de naturetres differente, et aussi dans la rapidite d'accee a 1 'information, lestraitements en laboratoire etant en general peu impor- tants. En outre, cetts rapidite d'information permet de decrire l'environ- nement sous Le double aspect .ds 1'espace et -du temps, en peJ;:lll6ttant de suivre l'evolutiond'un phenomene par detections successives echelonnees dans Ie temps a intervalles reguliers. Enfin, ce s methodes n'etant pas liees ,a La trans- parence optique de l' atmosphere dans Le spectre visible, ni ala lumiere se- laire, permettent d'operer- par temps couvert ou de nuit, ce qui presente de nombreux avantages.

y

Pour ces emulsions, La prenu.ere coucne (el'llusion non,qhromatisee selee.- tionnant dans Le bleu) est suppr-imee , tandis qu 'une troisieme couche eet

ajoutee pour La seleetioninfra-rcuge. Le lecteur pourra se reporter a ce sujet a l'article de M. Jean Cruset paru dans Ie Bulletin d'Informationde l'IGN nO 12, decembre 1970.

•

.'

I ^•

^{.' t}

E/GN.14/CART/299 Page 3

. , JJ

".

LE PROCESSUS DE TELEDETECTION

Le~ elements essentiels de la teledeteotion sont les dispositifs d"m- registre!llI6nt, ou capteurs, portes par des vecteurs. Ces vecteurs peuvent etre de~ avicns, des ballons ou des satellites et l'IGN a la chance de pos- seder c~s vecteurs en son parc d'aviation comprenant une quinzaina d'appareils allant de l'Aero Commander au bireacteur Mystere 20 en passant par Le B.17 et Le H~l Dubois et permettant des alti tudes de travail variant de 300 m

a

^plus ~ 13 500 m, avec des vitesses de croisiere comprises entre 250 et 850 km/~. L'IGN a aussi. la possibilite de participer

a

un programme de

prospec~ion de l'environnement par des satellites americains specialement lances _~ cet effet, ERTS-B ou EROS, pour lesquels chaque nation peut etablir un progIjamme de recherche. C'est ainsi que pour sa part, l'IGN aura par COl

moyen des donnees sur l'evolution dans Le temps et dans l'espace de La cou- verture !neigeuse des massifs montagneux fran9ais, gr1tce

a

des enregistrements pris re~li"rel\lElnt

a

18 jours d'intervalle et retransmis au sol. Cas sa-

tellite~ d'etude des ressources naturelles terrestres sont dits heliosynchrones parce ~'ils passent deux fois par jour au zenith de points de m(Sme latitude

a

La m8Jlle heure solaire locale. Pour ce faire, on leur imprime una orbite quasi pqlaire

a

una altitude de l'ordre de 910 km. En raison de la forme

elliPeO~iquede la Terre, des irregularites du champ exterieur de La gravite et des rturbations planetaires, les orbites subissent des alterations qui amement les satellites

a

repasser environ taus les 18 jours au zenith d'un m€me po "nt de La surface terrestre

a

^la m€me heure solaire locale, c'est-&-<llre dans la m€me posi~ion par rapport au soleil si l'on neglige la variation de declina~son de ce dernier. S'il n'y avait pas d'alterations d'orbites, il suffirait d'imprimer aux satellites des orbites rigoureusement polaires

a

une alt~tude telle que leurs periodes soient sous-multiples du jour solaire (par ey~mple 1 660 km pour 2 heures) pour qu'ils repassent chaque jour aux zeniths ides memes points

a

^{la m€me} heure solaire.

Les premiers capteurs mis en service

a

l'IGN, et qui sont toujours abondamJllent utilises, Bent evidemment les chambres photographiques, pouvant operer ~vec (es focales et des emulsions differentes,

a.

des hauteurs ds vol et echellles variables, fournissant ainsi un large eventail de possibilites, Ma~s l'instrument Le plus interessant dont l'ION dispose actuellement est un 4ispositif qui permet de mesurer avec 180 precision d'una fraction de degre c~ntigrade ¹⁸⁰ temperature des points du sol survole. Pendant que

l'avionise deplace, l'appareil, gr1tce

a

un miroir tournant

a

70 tours par se- conds, 1:la.laie successivement des bandes etroites du terrain

a

^{600 de part et}

d'autre .da La ligne de vol., L'intensite du signal emis par La cellule

croissa.Jtt avec La temperature propre de chaque point examine, on obtient ainei une imag.e electrique des temperatures du terrain, ou v'i deogranme , enregistree sur rub~n magnetique. Ce videogramme peut €tre, soit immed.iatement trans- forme elj; image optique sur un ecran de television embarque , les details ap- paraiss<l.nt d' autant plus lumineux quIils sont plus chauds, ou €tre trn,r;fcrm6 en labo~atoire par una baie de transcription en image noir et blanc sur

papier Jfepresentant les temperatures de la bands de terrain survore , Cet apparei~ se nomma un scanner et les documents fournis des images thermiques.

L'snsem~le du pro cede constitue La thermographie infra-rouge aeroportee.

I I

E/CN.14/CART/299

Page 4

PRINCIPE DE LA THERMOGRAPHIE

Le rayonnement enregistre provient d 'une part de La reflexion du ra- yonnement solaire sur les elements oonstitutifs du terrain, et d'autre part de l'emission propre de ces objets. Entre le sol et 1e ·capteur, l'atmosphere modifie ce rayonnement par absorption et par diffusion.

Le rayonnement reflechi n'est generalement pas interessant et peut etre considere comme un rayonnement parasite qu^Ii l faut eliminer. Le plus simple est evidemment de faire 1", prise de vue de nuit, mais ce n'est pas toujours possible, par example si lIon veut etudier les variations thermiques diurnes.

Son elimination par le calcul est rendue difficile du fait de son anisotropie tres marquee (c'est-a-dire que l'energie regue depend davantage de la forme de la figure formee par le soleil, le capteur et le point etudie que de la

..

•

10-2

313DI(

<,

303¹~^.r-, 2ld'K~

~

^{:;..- ::::::~}

28J1k:~

3 (/~

~ '"

~ ^{r/ ~}

^~

t-."';-

^{263'K2 311(}

~

^r-,

^r-

^{f-.243°1( -5J' K}

5

3 4 5 7 8 9 10 11 1 13 14 1

"en microns

FiJ. 1 - Emi_spectra1educorpsnair 1dift"6renteslempmolures

nature de ce dernier). Certes, des etudes quantitatives de l'anisotropie ont ete effectuees sur differents types de sol et de couverture vegetale. Mais la mise en oeuvre de ces resultats pour effectuer une correction est laborieuse, et a La limite impraticable pour des zones trop heterogenes.

•

E/CN.14/CART/299 Page 5

I I

f

a gene oreee par le rayonnement refleohi peut ~tre oaracterisee par le rappo t de l' energie de oe rayonnement sur celle du rayonnement emis. Ce z-appo test sensiblement plus faib1e vers 10 urn quevers 5 urn CEl qui peut condi ionner le choix du oapteur

a

utiliser suivant les cas.

p

'est 1e rayonnement emis qui est interessant, car il permet de deduire La te\DPerature. En effet, les oourbes d'emittanoe spectrale du corps noir

a

differentes temperatures, montrent que pour celles qui sont habi tuellement rencotltrees au sol, vers 300⁰ K, le maximum de l' energie rayonnee se situe vers ~O um et que cette energie reste assez importante jusque vers 2 urn

(Fig. I1). Il est donc tentant de oonclure que l'cptimum est d'avoir un

appar+il sensible dans une bande vcisine de 10 um, En realite, il faut gene- ralem.\lnt mettre en evidenoe des differences de temperature, et une etude plus approfondie montre que l' ecart entre les oourbes est plus grand

a

^{des lon-}

gueur, d'onde un peu inferieures

a

La longueur d'onde du maximum•.

!

:$n

fait, les corps reels ne sont assimilables

a

des oorps noirs que de fa90nitres approximative. Pour passer avec plus de precision des uns aux autre$, il est neoessaire d'introduire la notion d'emissivite : c'est le rappolt de la puissance emise reellement par le oorps considere

a.

^{La puis-}

sance i,qu'emettrait le corps noir correspondant

a.

^la ~me temperature. Elle est au maximum egale

a

¹ (cas du .corps noir) et peut €tre tres variable: de l'ordJi'e de 0,9 ou 0,8 pour l'eau, selon les oas, elle peut s'abaisser

a

0,4 ou o,~ pour des roohes.

Mais l'atmosphere joue un rele important en ce qu'elle absorbs une oertailne partie du rayonnement et en diffuse une autre. En oe qui concerne l' absqrption, l' atmosphere pr-eaarrbe plusieurs fen€tres de transmission re-- presentees sur 1e schema ci-contre (Fig. 2). Dans la zone qui nous interesse, les bande s d'absorption suivantes sont dues essentiel.lement

a.

des transitions de _ro~ation des molecules d'eau (vapeur-) et de gaz oarbonique :

(2,5,$ -Jpm), (4,3 iJJD.) (5,8)JJD. - 7,3)JJD.) et (14)JJD. - 1 rom). C'est dire que l'abs9rption abmoapher-Lque est assez peu g€nante.

0.2 0,3 q6 ~ 1,0 -4.0 6,0 10 '0 ^{40 6'0 100}

rruc ro na

tm 10m 100m

l'----~~~~~~~~~~~~~_~

Fig. 2 - Absorption du spectIeCIectromagn6tique par I'atmosphere

E/CN.14/CJJm/299 Page 6

D'autre part, La theorie montre que La diffusion pour des particules P!ltites devant La longueur d'onde, est proportionnelle

a ;'-\.f...

etant la longueur d'onde. Ce phenomena est done tres faible dens l'infra.-ro1!-go, ;',)L,s de 1 0100 de l' energie est perdue par diffusion a. 1 000 m.

Pour des particules plus grosses, la. encore, 1'infra-rouge est nett:-ment plus penetrant que le visible, De qui presente un grand inter€t pratique : les brumes et brouillaxds fins sont relativement transparents, ce qui permet des prises de vue par temps mediocre. Mais i l ne faut pas que les dimensions des particules scient trop importantes, car on ne peut augmenter La longueur d'onde indefiniment(absorption a. partir de 14 _~) (Plus loin, on entre dans un autre domaine, celui des ondes millimetriques).

D'autres phenomenes oomme celui de l'emissivite de l'atmosphere peuvent inte rve nil'. Dans les longueurs dtonde oorrespondent awe bandes d'absorption, l' atmosphere' se comporte comme un oorps noire Et des phenomenes thermiques dans l' atmosphere, comme des inversions de temperatures par exemple, peuvent brouiller l'image du sol. On reviendra sur ees questions lors de l 'etude de la pollution atmospherique.

Enfin, i l pareit legitime de se poser eussi La question de La transpa- rence dans les milieux solides ou liquides : peut-on sur une thermographie, voir, ou simplement detecter, un objet enfoui dans le sol ou pose au fond de La mer? La reponse doit 6tre assez nuancee , La theorie montre que La trans-, paranee de 1 'eau liquide, de roches, de sols, a. l' infra-rouge est extr€mement faible, disons de l'ordre de quelques fraotions de millimetre.

Neanmoins,la reponse a. cette question n'est pas totalement negative pour autarrt , On enregistre La temperature de la surfaee, ou tout au moins d'une pellicule superficielle tres fine, mais cette temperature est influenoes par des phenomenes thermiques profonds. Imaginons le cas d'un sol homogene, dens lequel un objet de chaleur specifique tres differente est enfoud , lien- semble etant soumis

a.

des fluotuations thermiques. On peut considerer que La conductibilite thermique du sol transmet

a.

la surface une image de l' objet qui, certes, peut €tre deformee. Dans les liquides, il semble que le

rena

predominant soit celui de la convection. On peut essayer de preoiser Le phenomene en oalculant des modeLaa , rosis La realite est, comme ohacun sait, plus oompliquee que les mcdeIe s les plus oomplexes. On examinera pour chaque type d' application (geologie, hydrologie ... ) le r81e que peut avoir _ce-~te peeudotransparence.

fIlATERIEL UTILISE

L'obtention d'une thermographie neceeeite La mise en ceuvre d'une chaine d'appareils oonstituee par :

- un capteur (ou plusieurs) : le scanner ou bala-yeur infra-rouge;

- un enregistreur;

- une baie de transcription du signal enregistre sur un film sensible,

.,...,,

•

•

E!CN.14!CART!299 Page

1

Si le capteur et l'enregistreur sont de tra/nscription ne l'est generalement pas des irjformations regues).

embarques dans l'avion, la baie (elle permet un traitement differe

'.

BALAYAGE

~ DETECTION

, _{r-r--: _ _}ENREGISTREMENT_{~ J ~ ~ ~}

..

Amplme.teur

/~

... 7 // ~/

/

.

^/

/

./

^/

/ /

/

.

^/

/ . /

^/

/ /

/

.

^/

/./

^/

/ /

/ /

..r

^e- / - " - • - • - ..- • """",--. - • - -

:.e de:m-

.

^{/ / .}

/ / /

r==zt=:==t+;::::::::::::: ~~

/

~;''''/ -:

/ I •

/ V /

/ _ . . /

/' ^/

~'

•

FJ&. 3 - Schfmatbhlriqucd'UDocanner

l:oe capteur : schema general. des "bala,yeurs" infra-rouges. Le scanner est

un

^appar-ei.L

a

bala,yage mesurant l' energie du ra,ycnnement regu. Cette mesuX+est passive (slle ne necessite pas l'emission d'un ra,yonnement de refe~nce) et elle s'effectue

a

l'aide des trois parties constitua.iJ.tle···

scamtr (Fig. 3). .

~) Une partie opti co-meoarrique qui' recueille La rayonnement issudu sol. 'Elle est constituee d'un miroir tournant autour d'un axe parallele

a

l'axel de l'avion et incline par rapport

a

celui-ci de 45 degres :. Ie miroir effec/tue ainsi un bala,yage du terrain perpendiculaire au deplacement' de

l'avi~n. Un systeme de focalisation. permet de ooncentrer l'energie regue sur La cejl.Lu.Le deteotrice.

i

r

^4.

^yse.V..-

^{04J:WH?';0UkP: 5".. n 5 ,}

E/CN • 14/CART/299 Page 8

b) Une cellule sensible a I ' energie du ra;yonnement infra-rouge .recu, qui est oonstituee du deteoteur proprement dit, ent oure d 'une enceinte oryosoo- pique assurant un bon rapport signal/bruit.

c) Un systeHll/l de mesure electronique constttue essentiellement d'un amplificateur permettant de communiquer Le signal a 1 'enregistreur.

Les premiers oapteurs datant de 1950 utilisaient des detecteurs ther- miques : Le ra;yonnement infra-rouge rechauffait un element sensible dont la resistance variait avec cette temperature. Leur avant age etait de pouvoir les utiliser

a

La temperature ambiante mais leur temps de reponse etait tres long (quelques millisecondes). Ces capteurs ont eM remplaces par des photo- detecteurs qui transforment l'energie des photons infra-rouges en energie cinetique des electrons qui, liberes, modifient les proprietes eleetriques de la cellule. Ceux-ci ont des temps de reponse tres courts (moins de 1 }ls) mais ne sont utilisables qu'aux basses temperatures.

Deux types de cellules sont utilisees principalement

- la cellule a l'antimoniure d'indium (InSh) sensible de 3 a

5

^}lffi a la temperature de

17°

K (La courbe de sensibilite peut litre deplacee vers les grandes longueurs d'ondes - jusqu'a 8 um en faisant agir un champ rna- gnetique sur La cellule);

- La cellule au germanium dope au mercure (Ge:Hg) sensible de

8

a 14 um a la mIlme temperature de

77°

K. Sur La figure apparaissent les courbes de sensibilite relative des cellules InSh et Ge:Hg (Fig. 4);

- d'autres corps peuvent servir de deteeteurs, comme le tellurure de mercure et de cadmium

(ca

Hg Te) sensible de

8

a 14

p.m

a

17°

^K.

La temperature de la cellule est maintenue a

77°

K emriron par une enceinte cryoscopique a l' azote liquide ou, pour des temperatures plus basses

(quelques degres K pour certaines cellules Ge:Hg), par de l'helium liquide.

Pour plus de details techniques concernant le balayeur utilise dans 1 'infra-rouge , le Cyclope de la Societe Anonyme des Telecommunications, Le lecteur pourra se reporter a 1 'article "Le soanner infra-rouge Cyclops" paru dans Le Bulletin d'Information de l'IGN nO 10, mars 1970.

Les caracteristiques essentielles sont les suivantes

Miroir - vitesse de rotation: 70 tours par seconde (elle a ete redltite de pres de moitie a La suite des premiers essais)

angle de baLayage 120°

angle d'analyse 5 milliradi~ns

Cellule-type : lnSh

refroidissement

77°

K par N2 liquide

autonomie de fonctionnement :

5

a 6 heures

•

/

EjCN • 14jCARTj299

Page

9

. .

temperatures decelees : de - 30⁰

a

⁺ 60⁰ C resclution thermique : 0,25⁰ C

~e signal electrique issu de la tete d'analyse du cyclcpe ne fournit pas una ~aleur de la temperature absolue du sol: il ne fournit qu'une indication reLati.ve , aussi est-il ndoaasai re , pour une bonne interpretation des roesures, de poaseder les valeurs de certains parametres compLemerrtad re s : '

r- Le balayeur est couple avec un radiometre qui mesure la temperature abso'lue du sol le long de l'axe du vo L, Ce radiometre est oonati tue d'une cell~le du type detecteur thermigue au germanium. La reponse de cette cellule, qui eist sensible au rayonnement thermique entre 8 et 14)-lm, est comparee

a

ceLl.e: du ra,yonnement d'un corps ncir de reference, ce qui permet de convertir les J,.,leurs du signal en temperatures. Ces temperatures sont di tes absolues·

car deux points au sol de m€me emissivite et de meme temp'8rature oorrespondent

a

^une] m€me valeur du signal cree. Neanmoins, pour obtenir les temperatures

vraie~, il est necessaire d'etalonner la reponse du radiometre par des mesUres au sotL.

/ ~I~^Sb

;1 V

.1

^{G. Hg}

2

, /l -

V V

, , i\

5

\

1\

3 • "5 6 7 8910111213M

•

••

Z

•

5

.2

••

• 3

Fia. 4 - 1lq>onses.p<ctnIesrelatives deB

""lIu1es InSbetOe:HS

EjCN•14jCARTj299

Page 10

Le radiometre mesure Le rayonnement dans une seule direction (il n'est pas possible de fairs une analyse avec un miroir tournant

a.

cause du temps de reponse trop eleve de La cellule), et dans un cBne relativement ouvert

(l'angle d'analyse etant de 2°). Il est sensible

a.

une difference de tem- perature de I' ordre du dixieme de degre et permet une mesure absolue d' environ un demi-degre.

Le balayage du terrain depend etroitement des mouvements de l'avion et conditionne La qualite metrique de l'image finale. Actuellement, les parametres de vol (cap, position, roulis, altitude et c. ) ne sont pas enre- gistres, mais nous pouvons envisager d'utiliser des capteurs qui, mesurant

cas parametres, seraient branches sur un enregistreur afin de mieux corriger lors du traitement les informations issues du scanner.

L'enregistreur. On designe par signal d'entree celui qui provient directement de la cellule detectrice et par signal de sortie celui qui est enregistre et qui provient de 1 'amplificateur.

La signal de Ittre enregistre.

deux points.

sortie est compris entre - 1 et + 1 volt pour pouvoir Cela impcse un reglage de l'amplificaticn qui se fait sur

- un reglage du niveau moyen, afin que Le signal de sortie oscille autour d'une valeur moyenne nulle;

- un reglage du gain (rapport entre l'amplitude du signal de sortie et celle du signal d'entree), de f'aoon que 15 signal de sortie ne soit pas ecrete dans les parties ou il aurait dQ etre en dehors des bomes + 1 volt

(ce qui correspond

a.

des zones trop chaudes ou trop froides); -

- oos deux reglages permettent una bonne lisibilite de la thermographie en assurant un meilleur rendu des demi-teintes, done una meilleure discri- mination relative des temperatures.

Il est possible d'effectuer ces reglages soit manuellement, soit auto- matiquement~ Dans ce dernier cas les reglages se font

a.

partir des valeurs precedentes du signal et varient d'un endroit

a.

l'autre d'una thermographie, ce qui empltche toute evaluation directe de ,temperature, cette evaluation ne pouvant se faire alors qu'en tenant compte de cas reglages qui doivent etre enregistres ou en se referant

a

une donnee independante ^COIllllle celle fournie par Le radiometre.

Actuellement, l'enregistrernent des signaux de mesure est realise sur

bande magnetique de fa<;on analogique (Ie signal est enregistre de fa<;on continue par opposition

a.

l'enregistrement numer-Lque qui ne retient que les valeurs du signal prises

a.

intervalle regulier). Un signal periodique de 54kHz sert de reference et est enregistre sur l'une des

7

pistes disponibles. Ce signal est module en frequence pour les basses frequences du signal (inferieures

a.

100 Hz) et enregistre sur une deuxieme piste. Les frequences BUperieures

a

100 Hz sont enregistrees en enregistrement direct sur une .troisieme piste.

Enfin une quatrieme piste est 'utilisee pour 1'enregistrement en modulation de frequence du signal isBU du radiometre.

I I

{ .

E/crI•14/CAIrr/299

P8B6

11

D'

permett donnees jusqu'a '. pour co 1 'image des ban

•

^vitesBB

, D'

il est afin d' interes

tre part, est enregistre un top de debut et un top de fin de ba1a.Y88!' t la reconstitution de l'image

a

2 dimensions (voir Le traitement des

• On peut envisager d'utiliser les autres pistes (si necessaire concurrence de

14

pistes) pour enregiatrer les parametres de vol ou

rlller Le signal scanner et eela en vue d'un trai tement ulterieur de ' analysee pour une meilleure interpretation. Les bandes utili sees sont

a d'un demi-pouoe, longues de 1 100 metres, qui se deroulent,

a.

^la

de

76

em/s, ce qui correspond a 20 minutes environ d'enregistrement.

utres systemes d'enregistrement peuvent €tre utilises. En particulier ossible de Ie memoriser et de Ie visualiser sur un ecran cathodique btenir una image en temps reel permettant un repera.ge rapids des zones antes et leur etude approfondie.

Lel'materiel de traitement des donnees, constitue actuellement par una baie de transcription de Is bande magnetique Bur film, est decrit plus en detail Ius loin.

, I

14i e en oeuvre. L'etude des principes et des techniques utilises pour la pri d 'une thermographie permet de constater Ie r61e tres important des conditi ns de prise de

we

et de traitement des donnees dans llinterprlitation finale.

types de contraintes imposent La methodologie

a

employer: d'abord, des conditions optimles de prise de vue, non seulement pour mettre

les phenomene s

a

etudier mais aussi pour contr6ler les resultats dans 1 'avion, graoe au choix des capteurs complementaires, et au sol par Le choix des echaritillons-tests. Les conditions de prise de vue dependent beauco p du resultat recherche mais d'une fayon generale nous pouvons dire que les co 'tions optimales sont celles qui favorisent les meilleures differen- ciatio s de temperature Uees au phenomene etudie: Par exempls, lors de la reeher de sources La long du littoral, il faut que 1 'effet thermique super- ficielJde ces sources soit maximum, ce qui impose que La mer soit

a

^maree

basse, que l'epoque corresponde

a.

un maximum de debit de cas sources et que l'eche Ie de prise de vue soit euffisamment grande pour que ces sources quasi ponctUfllGe apparaissent.

I~ faut d'autre part travailler de nuit pour eviter les reflexions parasi*es~ Les conditions meteorologiques peuvent egalement intervenir : la fonte ~s neiges favorise la prospeotion archeologique.

T itement des donnees. Ayant recueilli un ensemble de donnees i l s'agit d'en extraire les informations interessantes pour Le specialiste, qui interp <itera ensuite les documents rournt s, Dans oe domaine, Le traitement se fBi

a.

l'ION par des pro cedes electrophotographiques mais la solution d'ave~est sans aucun doute le traitement numer-tque par ord.inateur~ ^La bands etique enregistree est lue par une baie de transcription qui reoone- titue e signal isBU de la Ute de lecture et l'utilise pour moduler l'intensite d'un ~on lumineux qui simle le bala;yage de la prise de vueet impressionne un fi~ de 70 mm, en noir et blanc. Cette simulation est assures par les

I

!'" ^{.. ,}

^{:\.. -.}

EjCN • 14jCARTj299

Page 12

': t·

3 - traitement par la methode des equidenstres calories.

Fig. 5 - Differentes formes de traiternent des informations recues

L'ensembJe ci-dessus conceme une partie du port de Rouen. L 'echelle des temperatures enregistrees est de l'ordre de dix degres centigrades ; cette 6cheIJe aelttransposee dans unevenrende couJeurs dans J'ordre du spectre visible, du violet au rouge. allant des temperatures les plusbasses, rendues par Ie violet,amtemperatures les plus hautes, rendues par Ie rouge.

La transposition est

a

interpreter de la [ac;on suivante _:

- les hangars et batiments converts, les surfaces metalliques qui sont lee objets les plus froids apparaissent en violet ^j - Ie sol vient en bleu ;

- l'eau de Seine et I'onde de marie correspondentit la venue du flot sent en vert et jaune ; - Ies eeux des bassins sont en orange ;

- les zones calmes d'eau polluee par les emissaires sent en rouge de meme que les routes et les objets Ies plus chauds.

i

2. _~.•,p.•. ,

'.

-.

EjCN • 14jCARTj299

Page 13

I I

topa del debut et de fin de balayage qui s'inscrivent lors de l'enregistre- IDmt.Le film obtenu constitue l'original de La thermographie, celui-ci pouvantl €tre tire sur papier, agrandi en positif ou negatif.

~rtaines techniques speciales permettent d'obtenir ,d'autras types de documertts en filtrant le signal, c'est-a-dire en ns laissant passer qu'una

oertai~ valeur de l'intensite pour obtenir sur le film La representation d'una ]jigne d'isodensite (Fig. 5) ou, en utilisant des films couleurs et des filtresl colores, pour o-btenir un document ressemblant

a

une carte des tempe- ratures~

La

signal enregistre est deoompos~

a

l'aide de seuils eleotroniques qui selllctionnsnt un certain intervalle de hauteurs du signaL Ohaque signal partiell est associe

a

un filtre oolore et est traduit sur le film par una certai1. couteur , L'ensemble de tous les signaux partiels reoonstitue le signal

Jni

^{tial, .Les} differentes couleurs randant plus Visible" les differentes nuances, de ce signal.

L'lamploi de cas dOCUlOOnts faoilite l'interpretation mais ne permat pas La quan!tifi<:-a.tion des phenomenes. Discuter la necessite d'enregistrer dtune fagon aj:>solue la temperature du sol depasserait le cadre de cst article;

Neanmoins l'utilisation de methodes numeriques permettrait de rendre mains sensibliaslas inf'luences parasites de l'avion (corrections geometriques) at lin _oapt~'.1r (correotions du signal). Le dooument final serait una image pluE!

fidale liu terrain, permettant ainsi une interpretation plus facile.

1Ie hodolo ie. Las principes fondarnentaux sont les m€mes que pour La photo-i terpreta,tion, c'est-a..-d:ire que le document obtenu par un appareil aeropo e doit li"tre complete par des informations recueillies sur le terrain, ces infprmations ayant deux buts distincts : "etalonner" en quelque sorte 1 'enreg(istrement pour permettre una interpretation assez poussee , et oontr61er ensuite' la validite, La precision de cette interpretation. '

roil le problema est rendu particuli,hernent difficile par La fugacite du pa.ra.met~ enregistre : La temperature. En d'autres termas, l'aspeot d'u:ne m8lIIe zone sur des photographies aeriennes varie le'ntement avec Le temps', un des _phe~OmEmeS les plus rapidement vu.riables etant, ,pal exemple, l'aspeo-tde la vege~ationau printemps. M3me dans ce cas, la variation sur un petit nombre ae jours est negligeable. Pour Le's thermographies au oontraire, la variatikm en una heure est sensible. 11 peut donc etre necessaire de faire des'e+ns au sol rigoureusemant synchronises avec le passage de l'avion.-- Pour evliter que les sites de oe s examens ne paraissent

a

posteriori malOOoisis, une -vislualisation de 1 'enregidrement en temps reel peut etre tres utile.

TELEDElI'ECTION I.ruLTISPECTRALE

Un! certain nombre de tels scanners peuvent etre utilises conjointement- pour c~stituerun dispcsitif multispectral permettant d'enregistrer sillllllta-, nement Iles radiations, emises par le sol en differentes bandes du spectre - oor-re apondarrt aux longueurs d'onde non absor-bde s par les gaz de l'atmosphere, aux fa tres de l'atmosphere. La comparaison des enregistremants obtenus aveo di f'erentes longueurs dtonda permst de recueillir des donnees que lion

r

~

i

! ~

1

I

_I

[

!

I! .

,

I t

I

,

,

r

I

,

.r

E/CN.14/CART/299 Page 14

ne discarne pas sur un document unique, de la m~me raccn que la comparaison de photographies d'une

merna

l'egion prises simultanement suremuls~onnormale panchromatique et sur emulsion infra-rouge fournit davantage de renseigna- ments qu'une photographie unique. Enfin, les diff'erent&s radiations 1'6C(Ues peuvent €t1'6 analysees d'une fayon plus f'ine

a

l'aide de spectrometres aero- portes qui eoudient l'ensemble du spe ct re du rayonnemeht re cu , etale par un reseau, en masurant l'intensite de chaque radiation individuelle.

Cas spectres peuvent comprendre jusqu'a 17 canaux, cor-re spondant

a

des lon- gueurs d^tonde s differentes allant de 1 'ultra-violet

a

l'infra-rouge, Lesra- diat.ions provenant do ohaque point examine par le SCanner sont diriGees vel'S un pr~sme qui les etale selon un spectre. Des faisceaux de fibres optiques

conduisent alors chacune des bandes chromatiques choisies vel'S des photo- multiplicateurs distincts qui permottent de m~surer l'energie de chaque radiation elementaire et d'obtenir ainsi la composition spectrale du rayon- nement emis par les differ-ents points du sol et tl'ansmis par l'atmosphere.

Pour ces operations, l'avion doit rester

a

une altitude Lnf'er-i.eure

a

3 000 m, la hauteur de vol la plus efficace etant de 600 m au-dessus du sol. Nous ver-rons plus loin comment ces enregistrernents permettel'lt d'identifier La signature d'un element donne et de reconna1tre ainsi sa presence dans La biosphere, m€me d'estimer sa concentration.

EMPLOI DES RADARS

L'emploi de longueurs d'ondes be au coup plus grandes conduit naturellement

a

utiliser des radars dans les bandes centimetriques, qui ont 1 'avantage de percer des couvertures nuageuses beaucoup plus denses que ne le permettent les radiations infra-rouges.

Chacun conna1't 1"empLod ,

a

present generalise, de cas andes pour obtenir des images radar du terrain sous--jscent^I mais leur utilisation dans L! etude de l'environnement est limitee du fait de la faible resolution des images resultant des ecarts minimes de pouvoir reflecteur des differents details du terrain f _'appes par les faisceaux radar

a

la vertic,.le et des faibles

variations de distances relatives.. Au contraire, si 1'on dirige les faisceaux lateralement

a

partir de'l 'avion, les distances relatives varient rapidement avec l'angle de vi.see , d'ou augmentation de La resolution, proportionnelle

a

la derivee de cette d.i.s't anoe^j d'autre part les differents details vontmontrer des pouvoirs rerlecteurs tres diffe~ntset les images seront beaucoup plus contrastees. Les ar€tes du terrain, par exemple, les pointes rocheuses, vont diffuser bien davantage Le ra.,vonnement radar re cu que les surfaced plates,et vont ainsi apparaftre en lignes ou points brillants sur l'image, permettant des etudes morphologiques, teotoniques ou structurales. De merne les dif- ferents cultures n'ont pas 113 m€me pouvoir refleoteur, non plus que les roches seches ou humides, que les eaux oalmes ou agitees, permettant une interpreta- tion poussee des documents obtenus. Un tel dispositif, nomme radar lateral, opere par bal.ayage des regions aituee s de part et d'autre de La ligne de vol de l'avion; les reponses fournies par 113 recepteur du rayonnement reflechi, permattent d'etablir un document representant en perspective les zones de terrain avoisinant la ligne de vol., Comme

en

m€me temps les distances entre

.' - ..

;

E/CNo14/CART/299

Fag"

15

l,avi

l '

et les points du sol sent determinees grllce

a

^{la mesure}

parcou s des radiations, i l est possible de reotifier ces vues et de es transformer en ce qu 'elles seraient si elles avaient la ve ieale, c'est-a-dire de les rendre metriques, ce qui est

d'un~andinteret pour les applications cartographiques.

LA TELEDEl'ECTION AU SERVICE DE L 'ENVIRONNENENT

des temps de pe rspe ct iva s ete prisas

a

evidemment

0*

peut considerer que l' etude de l' environnement n' est sElulement qu'un aspect ide l'amenagement du territoire. Elle consiste

a

eviterque cst ame";

nageme n'alJlE1Il8 une degradation de La qualite de vie, soit dans sesoondi- tions siologiques de purete'de 1 'air et des eaux, de oonsenation et' de develo emant des reSBouroes naturelles, soit dane ses aspects psychologiques de pro eotion des sites naturels et des activites de recrea1iion, soit encore' - dans s s aspects intellectuels et soiantifiques de protection de la fauns et de La lore. Cette notion de 1 'environnement introduit en somme une dimension su Ie ntaire dans l'amenagement du territoire qui n'avait jusqu'ioi qu.edas aspeot eoonomiques.

I~ faut bien se rendre compte que 80 p , 100 de La population,hl1lll8.ine'du globe dccupent environ 2 p. 100 de La surface terrestre et qu''Une telle con- centratlion ne peut mener qu'a une 'degradation des conditions de vi!;,• •me dans leis regions du globe a peuplement moins dense, les initiatives humaines peuvent se reveler desastreuses pour 1 'environnement. C'est sinsi que la formatir.ll. extensive des ouirasses lateritiques des regions tropicales "est

favoriEi~e par La pratique des brUlis, que l'eau des canaux d'irrigation de- ' vient Ie milieu vehiculaire de la bilharziose.

III

ne faudrait pas nell. plus exagerer dans ce sens et tcmber dans certains dogmas '~ctuels qui font preuve d'une sorte de 'manichBisme excessivement ori- tique

a

l'egaTd de l'homme, et idealiste dans l'image'de la nature, ou tout oe 'qui st la1sse a 1a nature est parfait et tout oe qui viant de 1a main de l'homme ,depradateur. Il est certain qu'il exists aussi des phenomEmes na- turals evastateurs, qu' il faut s 'efforcer de circonsorire et que de toute fagon i n'est pas possible de revenir a un stade preindustriel, que par

consdqu nt il faut s'accommoderau mieux de l'industrialisation des pa,ys de- veloppe et de la delJlographie galopante de ceux qui sont en voie de develop- pement, et trouver les ,moyens decirconscrire les degats et d'en amenuiser les co equences funestes. C'est 1.. Ie r61e de la protection de l'environ- nement.,

I,

'ort' l'IGN dispose actuellement d'un potentiel, tant en personnel qulen mat erie , qu'il peut mettre a la disposition de la nation pour l',etude de ' l'envir nnement, Is. gestion du patrimoine de ressources naturelles, l'etablis- sement bilans de CBS ressources, La protection des sites et la lutte contre Is. poll*tion, toutes les pollutions. C'est la Ie r81e prinoipal de ses

moyens ~ teledeteotion.

I

,, 1-,

,

E/CN• 14/CART/299

Page 16

DOMAlNES D' APPL ICAT ION

Geologie. Parmi les investigations propres a La recherche des res- scurces nature lles, les etudes geclogiques scnt naturellement celles qui doivent Btre faites en premier lieu, et elles constituent l'un des domaines ou la thermographie s'est appliquee avec le plus de succes ,

Generalement les meilleurs enregistrements sont obtenus de nuit, plus precisement en fin de nuit. On peut interpreter cette constatation en disant que dans la journea (mis it part les effets de reflexion) et le soir, les temperatures sont trap variables· Loca.Lemerrt , en fonction des details de La topogra.phie : zone ecla.:tree par le soleil, zone d'ombre, zone protegee du

vent,vegetation••• alors qu'au cours de La nuit les temperatures s'homogeneisent sur de plus grands ensembles, principalel!lllnt en fonction des proprietes ther- miques du sous-ecL,

Les failles ou les diaclases sont bien visibles sur las enregistrements, ls mecanisme de cette mise en evidenoe faisant souvent intervenir l' eau

(voir plus loin : hydrologie). Certes, on pourrait _~1re a pau pres La _~me ohose des photographies. Mais, et c'est peut-€tre la un des effete de La

pseudo-transparence dont on a parle plus haut, La hierarchieation des accidents est plUB marquee. C'est d'un inter€t tree grand pour le tectonicien qui est

considerablement gine par l'enchevitrement..d'accidents mineure lorsqu'il etudie des photcgraphies aeriennes.

En ee qui ccncerne La differenciation des roches, La thermographie donne d'excellents resultate. On peut dired'une fa90n schematique que les dis-.

tinctionssont d'autant plus facilee que les chaleurs specifiques sont plus differentes. Dans lee series sedimentaires on peut ainsi avoirun niveau re- pere de chaleur epecifique extr€me, que lOon peut suivre sur d'assez grandes distances, cu encore, et 00 cas est plus courant, una successicn de quelques couche s dont l'alternanoe des chaleurs specifiques est bien caracteristique, facilement reperable it l'oeil. Quant it l'identification de La nature des roches,una .fois que les frontieres entre roches differentes ont ete etablies, il est bien evident qu'un examen sur le terrain est souvent indispensable

(cf. plus haut methodologie).

En geologie, la pseudo-transparence sembie jouer un aaae z grand r6le.

Une zone a pau pres homogene parcee par une roche eruptive qui n'atteint 00-

pandant.que 1a sv.rface, un d6me de sel, etc. sont des cas ou une certaine transparence par conductibilite thermique est sensible. Un cas intereesant a ete signale lors des experiences d'etude des ressourcss terrestres organisees par le Centre national d' etudes spatiales en

1970-71.

Sur des thermographies prises en fin de nuit, le noyau de l'anti(jlinal du pBJ's de BrBJ' ressortait de

fa90n saisissante

1 1 . · .

11

Ccnference de M. Neecksteen, du Bureau de recherches geologiques et minieres, octobre 1971.

u

phenome de vol vol cans registr des re graphie trouver des enr

E/CN •14/CART/299 .

Page 17

idee bien naturelle est de rechercher avec les thermographies des s thermiques d'origine geologique, comme, par exemple, des sympt6mes isme actuel., Jusqu'a present, en France, les recherches sur les n'ont pas donne de resultats tres nets, mai s des succes ont ete en- s avec les eaux thermales. Les etudes effectuees a l'etranger dans ons de Vclcanisme actuel marque ont morrtr-e l'interet que les thermo-

peuvent presenter pour Ie vulcanologue. Et les geophysiciens

nt peut-etre des reponses a certaines de leurs questions en examinant gistrements effectues par des satellites.

010 ie. C'est en hydrologie ou hydrogeologie que La thermographie jusqu'a present les resultats les plus precieux. La question peut deux aspects assez differents suivant que 1'on etudie une masse d'eau te (mer, lac, fleuve) ou seulement des traces d'eau (zones humides ••• ).

90n generale, la detection de la presence de l'eau est rendue possjble

Fig, 6 - Recherche de sources d'eau douce sur Ie littoral,

pres

^{du Havre .}

Les

F

reptrees 7-9-10 ont une temp6ra1urecomprise entre 9' et11,5' C ; elles sont deuces et leur d6bil eat de plusieurs dizaincsde .'Diersderna/jour ..Paircentrelea sources num6rot6c:s 8 et 11 sontsalees, froides (7°) et^DCcorrespondent qu·&' des sourcins de vid... la IIUlRe ; elles ne prisentenl aucunint6dt, .

par Ie ait'qu'un ~me materiau : sol, roche, etc. a des proprietes ther- miques chaleur specifique, conductibilite thermique) tres differentes suivant qu'il e t sec ou imbibe d'eau. La recherche de traces d'humidite rejoint souvent la geologie ou la pedologie : la geologie, car les singularites dans la rep ition de l'humidite jalonnent souvent des accidents geologiques, diaclas s, failles et des contacts de roches de natures differentes, ·la pedolog e, oar d 'une part Le systeme de circulation de 1 'eau dans les sols est bie mis en evidence, et d'autre part, des natures de sols differentes peuvent aller de pair avec des differences d'humidite.

"

;,~

,.

:,

t •

E/aN~

14/CAWr/299

Page 18

Dans le cas particulier des recherches d'eau pot ab le , qui rev€tent de plus en plus d'acuite a l'heure actuelle, la thermographie se revele d'une grande utilite. Le fait que des details de la geologie locale scient marques avec une grande finesse sur les enregistrements, et l'effet de pseudo-

transparence. evcque plus haut, peuvent permettre dans une certainemesure de suivre des circulations d'eaux souterraines ou de delimiter des nappes. Il faut souligner neanmo ina que si La thermographie est utilisee conjointement avec des mesures geophysiques au sol (mesures de resistivite, prospection sismique ••• ) l'efficacite peut €tre tres grande. En effet ces deux procedes se completent, et si chaeun pris individuellemsnt donne des resultats limites, La correlation des deux est extremement puissante. La encore, i l faut noter La necessite constante en photo-interpretation ou teledetection de pr-ocedez- a. des exa.mens sur le terrain, si rapides soient-ils, en quelques points ou suivant des itineraires bien choisis, si lIon veut obtenir des conolusions affirmatives et sares.

Il est un Cas ou la thermographie a ete employee sans mesure geophysique, aveo un passage sur le terrain tres reduit. Una ville frangaise assez

importante, proche de La mer, recherchait en vain de nouvelles reserves d'eau potable. L'etude montra que le systeme des accidents geologiques etait oriente de ·telle fagon que l'eau de pluie tombee sur la region s'ecoulait dens une mauvaise direction, vers une certaine zone du littoral. La seule solution qui apparUt alors o'onsistait a rechercher des sources au voisinage du rivage, dans la region ainsi definie, mais cette recherche etait malaisee, toute apparenoe de source trouvee sur La place n'etant pas forcement une source d'eau potable. beaucoup etant des "resurgencss" d'eau de mer. La sensibilite en temperature de la thermographie a permis de resoudre le problems sans perte de temps; La date de la prise de vue etant soigneusementchoisie, des ecarts de quelques degres entre les differentes eaux ont permis de distinguer les bonnes sour-ces , Une estimation des debits a m€me pu 3tre etablie (Fig. 6).

En oe qui concerne les masses d'eau importantes, Le problema revient generalement a distinguer dee eaux de natures differentes dane un fleuve, un lac, une mer. L'experience montre, et c'est la. La propriete fonda.msntale exploitee, que des masses d'eau de temperatures differentes refusent de se melanger, et restent donc hcmogene s et identiques

a

elles-m6mes pendant assez longtemps. Il convient certes de nuancer quelque peu ce fait initial, car le phenomene est fonction de l'eoart de temperature entre les masses d'eau, et surtout, de leur importance relative. Dans le cas d'une disproportion·

tres grande, des resultats tres variables ont ete constates : soit une

dilution tres rapide de la masse la plus faible, soit une permanence marquee suivant le prinoipe annonce plus haut.

La question rev€t divers aspects selon l'echelle de travail. ApPliquees aUX masses d'eau oceam.quea , les thermographies peuvent €tre tres precieuses pour l'oceanologue ou pour le p€oheur; les satellites meteorologiques four- nissent des enregistrements a. tres petite echelle mais avec 1 'amelioration de La resolution des appa.reils embarques , les resultats deviennent de plus en plus interessants. Ainsi Itos 1 a fourni - inter alia - de remarquables

images du Gulf stream.

.'

»

r

'•. r

E/CN.14/C~T/299 Page

19

..

Sut

des aires plus restreinces, les courants au voisinage des cates et les deplacements des sediments sont bien mis en evidence. Les phenomene s periodiques (maree) sont particulierement bien notes et demontrent la finesse du resultat obtenu : La maree en ldediterranee appara'tt tres clairement sur una thetmographie, mame a petite echelle (Fig. 7) •

Laiencore; on peut se reposer la question de la transparence: est-il possiblt dedeceler unemasse d'eau qui n'affleure pas la surface? La reponse !doit €tre, encore une fois, nuancee , D'une fa90n generale, le

princi;tde non miscibilite et d'homogeneite fait que le phenomene de pseudo- transp nce est tres faible, et que pour qu'~e. masse d'eau soit visible il faut ,qu'elle affleurejdes exemples ont ete fournis par des recherches de re'surge*ces au fond de fleuves, de lacs, de mers. Les resultats obteIUls jusqu'a!present ont ete assez variables et des etudes plus approfondies

seraien1 nece aeai.rea , mais il eemble bien que les cas de succes francs soient dus au.. fait que 1'eau provenant de La resurgence atteignait effectivement la surface, un solide immerge, lui, peut €tre decele par les mouvements de con- vectioniqu'il pr-ovoque , L'inter€t pratique de ce phenomsne est important:

localis~tiond'oleoduc sous-marin, etc ••

Ce1;te premiere etape de La distinction des masses d'eau etant franchie, la suiv!j.nte est genera.1ement L!etude des courants. Des prises de vues re- petees ,ont frequemment indispensables, surtout s' il s 'agit de phenomenes varia

baS

avec le temps. Si

1

'appreciation de la vi tesse du courant est relativ ment delicate, sa description geometrique - position topographique, import ce - et quelques caracteristiques mecaniques : ecoulemsnt laminaire ou tilrb lent ••• sorrt evidentes sur La thermographie.

Unrpr-ob.Leme qui s'y rattache, et qui est souvent pose, est oelui des deplaceQJents de sediments. Des prises de vues repetees et 1 'utilisation con- jointe

¢e

photographies en couleurs naturelles donnent d'excellents resultats.

Mais laⁱenoore, La thermographie est souvent plus riche en informations que

la phot~graphie,_, m€me en couleurs. _.

,

Po de la P epoque.

ainsi tives)

conside dresser sources lation,

Lub Lon., Les etudes precedentes amsnerrt naturellement a se preoccuper lluticn. qui est peu"t-etre le problema le plus inquietant de notre

La necessite de sauvegarder La vie des oceans (plancton et p€cheries).

celle des rivages (ostreiculture,

mwi

ili culture , activites recrea- mpli.que de surveiller etroitement La pollution des oceans. Les mltmes ations s'appliquent aux eaux douces, avec en outre la necessite d'en le bilan hydrique et .dien gerer les ressources, de capter de nouvelles pour les besoins de la ccnsommation sans cesse croissante de la popu- de la culture et de l'industrie.

Le, causes de La pollution des eaux sont multiples. Le deversement des egouts $on traites amene un enrichissement en sels nutritifs qui conduit a un develop~ementexcessif' de La f'+ore et de la faune, et a leur mort par manqUe

de quan1ites suffisantes d'oxygene. C'est le processus de l'eutrophisation.

En outr~, des germespathogenes sont deverses par ces egouts, qui ne sont pas tous _de~ruits par les rayons ultra-violets du soleil, certains comme les

·J ^{t ,;"}

E/CN.14/C ART/ 299'

Page 20

coLfbaccHes etant'm(l'!ooaccumules par les mollusques. Dans 1 'Est du Canada par exemple, 113. moitie des zonesd'elevage de mollusques ont deja dit etre fermes" par suite de 113. pollution par les 'eaux d'egcut.,

Les effluents industriels apportent des sels nocifs de Hg, Ph, Zn, Ni, Cl.

Les p.codu-it s petroliers resultent du oottoyage des cales des tankers, ou pire de leurs collisions, at de l'exploitatiol1 des puits scus-marins, dont Le non,bre doi t s'acol;o~tre tres largement au coursdes prochaines annee s , oomme Le montze '. 'eru;Jtion difficilement jugu18e de Santa Barbara, Californie, i l y a que r.que s annee s , Il eit estime qu'i l est rejete annuellement a 113. mer de 1 a 10 milJ.ions de tonnes de produits petroliers. Et les plus dangereux sont enoore les hydrooarbures aromatiques, plus ou moins soluoles dans l'eau, qui ont des'proprietes carcinogenes.

Les pesticides,non bio-degradables, peuvent s'accumUler dans les

orga~isnmsVivants. Certains ont uoo tres grande toxicite, comma les sels ar-serucaux at les composes organiques du mercure, et 1 'on a vu receinment les Et"ts-Dnis et 113. Suede rejeter des quant Lt ea considerables de conserve de 'thon pour leur teneur 011 mercure trop elevee

1/.

'D'auTres 'pollutions sont d'un caract ere plus localise, comma La pollu- tion thermique. L'elevation de 113. temperature de 1'eau d'une baie, par e::::omple,' par Le rejet d'eaux provenant des circuits <'-8 refroidissement des

centr~,le" electriq1.'es, m3me' si elle n'est que de quelques degres, pent avoir des consequences importantes sur 113. fauns et la flore, sur l'ecologie locale.

En effet, 113. gamma des temperatures permettant 113. vie d'uoo e spece marine, et surtout sa reproc"lction, est generalement assez etroite, et il peut arriveI'

que

a,e

llom'oJreuses "speces ne supportent pas 113. legere elevation de temperature imposeo.

,..--

De ille"m9, Le rejet de tres grandes quanti.t ea de matieres solides inertes qui ss deposent an fond de 113. mer, constitue unepollution tres looalisee.

C'ast le oas d~s boues rougas rejete3s en Mediterranee par les usines d'alu- minium de 113. regj on de Cas.sis ou du Jap Corse. "Oe s revats ehminent par augment.ation massive de 113. sedimentati'on tous les organislllSs vivant normal~

ment sur le sediment ou clans ee s oouches supdrd eure s , Una consequence inat- t,mdllo de cotte po Ll.ubLon des mers est qu'elle arrive a troubler le comporte'- lr.ent des poissons qui depend, nous le savons, de messages chimiques. Ainsi' Les homards Be dirigent, par a:ffinite chimiqUe, vers Les nappes de petrols au lieu de s 'en eloigner, €It en meurent, tandis que de petites doses de DDT suff', 'cut pour par-rurbe r completement 113. remont es des saumons dans les ri'- v5.eres.

Cette 'pollution par le rnsrcure est particulierement .redoutee dans les PR¥s r-Ive r a.ina de 113. Mer Baltique, dont les eaux ne sont plus renouvelees a par,ir de' 70 ou 80 metres de profondeur et OU par consequent les polluants

Gj'acou.nn.tlent ..

•

"

E/CN• 14/CART/299

Page 21

Fig. 7 - Thermographic en vue d'uneetudelittorale.

enregistrements se situent sur la cote mediterraneenne dans la region de Palavas.Lahauteur de vol etaitde1 700 m, a cene altitude de +22° C pourlabande I et de +16° C'pourlabande II et I'amplitude desmar6eshaute (bande II)

I) de 26 em.

'ere gUlCrale, I'examea des deux documents montre que dans Ia [oumee (bande I) la temperature superficielle de Feau est la m e pour Its Clangs et pour la mer; alors que la terre est plus chaude (plus noire sur Ies enregistrements). Pendant la nuit (bande II) une inversion des temperatures se produit entre la terre et Iesclangs,ceux-ci apparaissanteux-memes pluschaudsque 18 mer.

, Onpe Cgalemcnt fairc les quelques remarques de detail suivantes :

- en 1 : les hanges d'eau entre la mer et I'etang sont invisibles dans la [oumee en raison del'eptile des temperatures des deux milieux;ilsd viennent neUement visibles sur ,Ia bande II au. I'on constate une forte entree d'eau de mer froide dans l'etaDg, due Ii la maree hail

- en 2. :co m~nicationentre les deux'~tangSseparespar IecanalduRhoneaSeteqUIpresenre, par rapport -ases berges, une inver- sion de tern ature entre Je jour et la nuit ;

-, en 3 : de trace de deversement du cours d'eau«Ie Lez» dans la mer, au dela des deux digues de son embouchure; les tempe- raturessont memes sur la bande I ; sur la bande IIon voitIa maree remonterIe cours d'eau ;

Ces~pIes donnent une idk de I'aide que peut apporter la thermographie aerlenne dans les etudes littorales ; echan(teS entre Ia mer et les~gsen fonction de la meree, etudes de sedimentologie, de transport. de phenomenes de pollution etc. .

E/CN• 14/CART/299 Page 22

-,; i" ..<\". ^{"> '} c. ..'.

Plusieurs travawc ant ete effectues pour determiner le comportement

d'eawe polluees rejetees dans des fleuves, des lacs ou des mel'S par des usines ou des egouts. Souwnt, dans de tels cas, les eoarls de temperature sont importants et l'eau po l.Luee peut se suivre tres facilement sur de lcngues

dist&Dces. Mais m€me dans le cas ou il n'y a aucune difference de temperature, la pollution peut €tre suivie par le cha.ngement d'emis-,ivite (en general un

abaissement) qu'elle provoque. .

L'inter€t d'un tel travail est multiple. On peut le concevoir non seulement dans un but de protection du milieu natural, mais aussi dens un but industriel. En effet il peut arriver que, par suite des courant a, 1'usine pompe l'eau qu'elle a rejetee. Or, ces diverses pollutions peuvent €tre

dt'icelees par teledetection puisque tout changen:ent de caractere physique ou chimique de l'eau amane un changement de temperature, ne serait-ce

mema

^que

d'una fraction de d.egre, qui est detectable par les capteurs. Le fa.it est evident pour les affluents industriels, mais il ne faut pas oublier que la chaleur specifique des produits petroliers et leur pouvoir emissif sont differents de oeux de lIeau et qu'ils aoquierent donc une temperature dif- ferente, et un ra;yonnement different; il en va de m&le pour les se Ls chimiques dissous et pour les corpuscules solides en suspension, pour les boue s , le plancton, et les fermentations des matieres organiques amenent aussi una augmentation de temperature decelable.

Les donnees de la detection

a

distance permettent donc de loca.liser exactement ces pollutions et leur evolution dans le temps et par consequent, de rechercher les moyens de s'en proteger et d'y remedier.

Certaines pollutions des eaux De se manifestent pas par des ch&Dgements de temperature et ne relevent pas directement par consequent des techniques de la thermographie. Tels sont par example' les changements de transparence et de couleur qui peuvent €tre des indices de contaminaticn. C'est alors

1"-

qu'interviennent les techniques de spectrographie et d'enregistrement mono- chromatiques; Les radiations de 600 nanometres sont celles qui penetrent le plus facilement les eawe et permettent d'etudier, et m€me de carlographier, les fonds sous-marins jusqu'''- des profondeurs de 60 metres pour les eaux les plus claires de La Medi terranee et des massifs coraliens, mais cette penetra.- tion se reduit tres rapidement avec les impuretes en suspension ou les sels dissous, ce qui fait des tests de transparence une methode tres sensible de detection. La couleur m€me des eaux, tant par reflexicn que par transmission, par example d'un fond de sable, est un parametre revelateur de son degre de purete et nos photographies constituent

a

cet egard, qu'elles soien, en couleurs ou en fausses couleurs, un excellent moyen de detection,

Enfin l ' etude au spectrometre aeroporte de l' emission de La chloropr.ylle, dont le maxitr'.lIll se situe Vel'S 443 nm, permet d'estimer 1 'abondance des

croissances d'algues et des vegetations littorales, et surtout permet de de- ooler, par les alterations qu'elles apportent au speotre chlorophyllien, des presences dans les eaux de nitrates, phosphates, de composes mercuriels, de DDT, etc.. Nous disposons

1"-

de moyens supplementaires de detection de La pollution des eaux,

•_~

...

•

E!CN• 14!CART!299 Page 23

tm's hh-e. Les moyens de La teledetection se revelent particulierement puissant pour l'etude de La pollution atmosplierique. En effet, oelle-ci est due

a

^{La '}presence dans La troposphere de pouesibre s et de gaz rejetes par, lee installaiions industrielles, les foyers domestiques et les vehicules._{, , ,}

Les ipolCssieres sont surtout rev'31ees par La phcto-;raphie, en ce qu'elles constit,ul,nt una attenuation du contraste du sol sous-qacerrt , al:j,ant'mBme ' jusqu'a e cacher completement. Et oe qui est plus important encore que La deteetio , c'sst la possibilite qu'offrent lee photographies repetees a in- tervalle$ reguliers de determiner les deplacements de ces masses polluantes, en'_dire~'ionet en vitesse, et done de' permettre de prendre des me sure s des- 'tinees a,en proteger les agglomerations. ' ,

Mai. les fumees et Lea pouasd.are a jouent un r81e secondaire, Le point Le plus imp<l>rtant dans la lutte contre La pollution atmospMrique est La detec- tion

dan4

la troposphere des molecules telles que 302, N02, NO, C02, CO, 03, H20, Cl. i Una etude comparee des differents domaines spectraux : ultra-violet, visible, 'infra-rouge, ondes millimetriques et oentimetriques, montre la su- periorit; de l'infra-rouge.Et oeci pour deux raisons. D'une part ce domaina permet ~s observations de jour comme de nuitj d'autre part, et c'est La

raison ptincipala, les polluants usuels y presentent les bandes d'absorptio~

emissionlLes plus marquees' "t les plus distinotes. Par ordre de nettate decroiss~te citons : CO

a

4,6

urn,

302

a

7,4

nm,

N02

a

6,3

nm,

NH3

a

10,8,

nm,

03

a 9,5

lnm, "

A titre indicatif, on peut rappeler que, selon les resultats d'ullEl en-' quBte gl<l>baleamericaine de 1970, la repartition des principales substances polluantlls emises dans l'air serait la suivante :

- CO : 53

%

- _S~2 : 18

%

- _N~ + N02 : 7

%

- P<I>ussieresdiverses : 22

%

Pout La repartition par origine de oes impuretes La m€me enqu€te donne - Transports :60

%

r,dustries : 18

%

centra.les thermiquss : 13

%

- _C~auffa.ge et incineration :

9 %

Glo'Jilalement, l'un des plus graves problemas es~ celui de l'o:x;yde de

carbone, 'et i l provient presque' entierement des gaz d' echappement des'vehicules, l'industtie et les centrales corrtr-fbuarrt plus particulieremebt

a

l'a.rllydriqua sulfureu:t et aux pouasf.ere s ,

L'a»pareil de teledetection multispectrale necessaire pour detecter ces bandes e$t assez particulier et una etude plus approfondie de cette question fara l'o~jet d'un autre article.