I) Acquisition des données par le satellite

 

 

1) Le système de l’obtention d’une image

2) L’obtention de la couleur pour une image satellite numérique

3) Les instruments des satellites pour la capture d’image

- L'instrument HRVIR (=Haute Résolution Visible et InfraRouge )

- L'instrument HRS ( Haute Résolution Stéréoscopique)

4) Les différents modes d’acquisition de l’image

- Le mode panchromatique :

- Le mode multi bande ou multi spectral :

 

 

L'acquisition des données à bord d’un satellite s'effectue à l'aide de capteurs faisant des mesures de rayonnement issu du sol et de l'atmosphère. Les images de télédétection sont réalisés la plupart du temps à partir des informations qu’envoi les radiomètres.

1) Le système de l’obtention d’une image

Les satellites imageurs (conçus pour l’acquisition d’images) sont équipés de radiomètres, appareil calculant la quantité de lumière issue d’une surface de la Terre. Les radiomètres sont composés de détecteurs CCD (=Charge-Coupled Device ou dispositif à transfert de charge) à partir desquelles les rayonnements de la surface de la Terre vont être perçus (méthode identique à celui d’un appareil photo numérique).

Le CCD transforme en énergie électrique l'énergie lumineuse qui traverse l'objectif. Pour cela, le capteur absorbe les particules de lumière appelées photons dans un corps de silicium. Le corps de silicium a pour but de libérer des électrons lors de l’absorption de photons. Selon la lumière perçue, le détecteur relié à un contact électrique envoi donc une charge électrique plus au moins élevée. Cette charge est ensuite convertie grâce un convertisseur Analogique/Numérique en un signal numérique codé en binaire.

Lorsqu'une image satellite est prise en couleur, chaque détecteur est constitué de trois capteurs CCD qui reçoivent chacun l'intensité lumineuse des trois couleurs de base : rouge, vert et bleu. Par superposition des trois couleurs de base, on obtient une couleur précise.

Vidéo d'une caméra utilisant le CCD: Cliquer sur l'image

 

L’image satellite d’une zone est constituée grâce à des lignes de détecteurs CCD dont le nombre d’élément sensibles permet de couvrir cette zone d’un seul coup. Ce mode de fonctionnement est appelé ("push-broom").

 

 

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2) L’obtention de la couleur pour une image satellite numérique

En interprétant les signaux précédemment acquis, on obtient une image satellite numérique. Le radiomètre constitué d’une multitude de détecteurs CCD va envoyer une suite de nombres binaires (8 chiffres chacun) qui sera lié à l'intensité lumineuse perçue par chaque capteur CCD.
- Dans le cas d'une photographie noir et blanc (=niveau de gris). L'octet 11111111 correspondra au blanc de valeur décimale 255, et l'octet 00000000 au noir de valeur décimale 0.
- Dans le cas d'une photo couleur. Pour chaque couleur de base : vert, rouge, et bleu sera émis trois octets par chaque détecteur CCD. Ainsi nous obtenons 255*255*255 = 16 581 375 couleurs possibles.

L’obtention de l’image est ainsi possible. Le satellite balaye point par point la surface terrestre et attribue une valeur comprise entre 0 et 255 à chaque point de surface en fonction de l'intensité lumineuse. Il envoie ensuite ces données chiffrées par radio à une station au sol qui compose point par point l'image de la région survolée par le satellite.

Chaque valeur reçue par la station au sol permet de dessiner un petit carré appelé "pixel"
Tous ces petits pixels juxtaposés les uns à coté des autres contribuent à la réalisation de l'image

Pour mieux comprendre la pixellisation d'une image : Expérience sur les pixels

 

La définition de l'image fabriquée par la station au sol dépend de la taille de chaque pixel et cette taille dépend elle-même de la résolution du capteur embarqué sur le satellite.

Pixel : C'est le plus petit élément de teinte homogène d'une image enregistrée (photographie, télévision, télécommunication, image satellitale…)

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3) Les instruments des satellites pour la capture d’image

- L'instrument HRVIR (=Haute Résolution Visible et InfraRouge ) :

Le système d'observation de la Terre des satellites Spot est constitué de 2 télescopes identiques appelés HRVIR (Haute Résolution Visible et InfraRouge) et d'un ensemble d'enregistrement des données et de transmission vers le sol. Le HRVIR est constitué d'un ensemble de 6000 photodiodes placées sur des barrettes qui analysent simultanément les éléments de paysage de la bande observée à un instant donné.

 

 

 

Infrarouge : Les radiations infrarouges sont émises par tous les corps chauds, mais on les produit au moyen de lampe à vapeur de mercure, au néon, ou de lampes à incandescence sous voltées. Elles forment un spectre très étendu entre le spectre visible (0,8 micron) et les ondes radio millimétriques.

Photodiodes: Diode à semi-conducteur dans laquelle un rayonnement lumineux incident détermine une variation de courant électrique.

- L'instrument HRS ( Haute Résolution Stéréoscopique) :

L'instrument HRS sert à acquérir des images dans la bande panchromatique uniquement. Pour se faire, il pointe à la fois vers l'avant et l'arrière, ce qui lui permet une acquisition simultanée de 2 images et ainsi obtenir un couple stéréoscopique. Ce qui offre la possibilité de produire de très bon MNT (= Modèles numériques de terrain).

 

 

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4) Les différents modes d’acquisition de l’image

 

Les données envoyées par les satellites ne sont donc pas encore des images. Ce sont ces instruments qui doivent fournir l’information afin de composer une image. Nous avons vu que ce sont les capteurs CCD qui absorbent la lumière qu’envoient les différentes zones observées et qui traduisent cette information en signal numérique. Mais avec certains satellites récents comme Spot (=Système Probatoire d’Observation de la Terre) qui sont équipés d’un instrument HRVIR et de ses instruments annexes HRS et HRG ( Haute Résolution Géométrique ), deux modes d'acquisition existent : le mode multi bande et le mode panchromatique qui ont une utilisation et un résultat différent. Le choix des "bandes spectrales" associés et destinée à l'observation de la terre résulte de 2 critères : chaque nature des sols (végétation, désert, neige, teneur en eau, les villes, etc...) envoi un signal spécifique d’une longueur d’onde spécifique, et la transparence de l'atmosphère et la stabilité de la transmission n'est suffisante que dans certaines zones.

HRG (= Haute Résolution Géométrique ) : Ce sont les yeux du satellite qui pourront prendre des images de la Terre avec une résolution de 2.5m et avec, pour chaque télescope, un champ de vue de 60km. En plus ils peuvent regarder latéralement et atteindre des sites à 450km de la trace au sol.

- Le mode panchromatique :

En mode panchromatique, l'instrument HRVIR enregistre seulement les rayonnements du rouge, soit une seule bande spectrale (610 à 680 nanomètres) qui correspond à la partie visible du spectre de la lumière à l'exception du bleu. Les images obtenues sont en noir et blanc et ont une résolution de 10 mètres par pixel. Les détecteurs des satellites reçoivent la lumière émise par une ligne de paysage de 60 km. Les images ainsi obtenues sont de très bonnes qualités. Ce mode est très utile pour les applications de cartographie, nécessitant une grande précision géométrique.

 

 

 

Le mode multi bande ou multi spectral :

En mode multi bande, les instruments analysent les rayonnements issus des trois bandes spectrales: 2 bandes spectrales dans le visible : le vert, B1 (500 - 590 nanomètres) et, le rouge, B2 (610 - 680 nanomètres) et le proche infrarouge, B3 (780 - 890 nanomètres). Cette dernière bande spectrale correspond principalement aux rayonnements émis par la végétation. Ces trois bandes spectrales ont été choisies pour observer différentes cibles terrestres. Les images obtenues selon ce mode multi spectral, sont en couleurs et présentent une résolution de 20 mètres.

 

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