Suivre le rythme des progrès rapides des données de télédétection

Nous pouvons utiliser les propriétés de la lumière pour extraire beaucoup d'informations de n'importe quel matériau.

Toute la lumière peut présenter des comportements similaires lorsqu'elle interagit avec le matériau. Néanmoins, la longueur d'onde de la lumière et la composition, l'épaisseur, la forme et la taille du matériau dépendent de la façon dont et si cette lumière réfléchit, absorbe, transmet, diffracte, diffracte ou polarise.

La spectroscopie est l'étude de la façon dont la lumière interagit avec les matériaux à différents endroits du spectre électromagnétique. Des années de recherches approfondies ont permis de constituer une bibliothèque considérable de divers documents utilisés comme références pour l'analyse d'images en télédétection.

Les capteurs de caméra sont conçus et utilisés comme spectromètres d'imagerie — en prenant plusieurs images de la même scène. Chaque image recueille de la lumière à une longueur d'onde différente du spectre EM. Dans ce cas, un seul pixel situé au même endroit dans chacune de ces images est son spectromètre ponctuel. Les spectres enregistrés correspondent au comportement spectral de cette zone dans la scène. Selon le capteur et la plateforme, un seul pixel peut représenter une grande surface. La superficie peut varier de la taille d'un pâté de maisons à la taille d'un ongle.

La télédétection a tiré parti de la spectroscopie d'imagerie pour fournir une gamme vertigineuse d'applications pour l'observation de la Terre. Le compromis entre la conception, le coût et l'objectif lors de la conception d'un capteur destiné à être utilisé sur un satellite signifie que plusieurs résolutions spatiales et spectrales sont disponibles, chacune sacrifiant la résolution spectrale, la bande passante et la résolution spatiale pour maintenir des coûts raisonnables, produisant des données utilisables pour une application spécifique.

Cet article vise à décompacter certains des principaux cas d'utilisation des données de télédétection et des régions applicables dans le spectre des EM avec les données satellitaires, les données aéroportées et les UAV disponibles.

Visible au proche infrarouge

Le visible et le proche infrarouge (VNIR) sont regroupés ici puisque les méthodes d'imagerie utilisent souvent les deux gammes pour détecter certaines caractéristiques. Une autre raison de regrouper les deux est liée à la technologie des capteurs de caméra. Les mêmes capteurs au silicium qui capturent des images sur votre téléphone intelligent sont sensibles aux longueurs d'onde au-delà de la plage visible et détectent l'infrarouge, mais sont recouverts d'un filtre anti-infrarouge. Nous pouvons également supprimer le filtre physique des appareils photo numériques pour capturer des images VNIR complètes.

Des domaines tels que la biologie, l'écologie, la foresterie et l'agriculture témoignent de l'utilisation de l'imagerie VNIR, mais il existe également des applications géologiques pratiques :

Index de la superficie foliaire : vigueur des cultures et santé du couvert : Détermination précoce des dommages causés par les ravageurs, cartographie du lichenOxydes de ferIdentification de l'affleurement, Enrichissement en éléments de terres rares (néodyme) Transport des sédimentsDétection générale des objets

• Indice de surface foliaire

• Vivité des cultures et santé de la canopée

• Détection précoce des dommages causés par les ravageurs

• Cartographie des lichens

• Oxydes de fer

• Identification des affleurements

• Enrichissement en éléments de terres rares (néodyme)

• Transport des sédiments

• Détection générale des objets

Infrarouge à ondes courtes (SWIR)

Les longueurs d'onde SWIR sont plus étendues que les VNIR et nécessitent une technologie de capteur plus sophistiquée et des mécanismes de refroidissement internes pour réduire le bruit. Les bandes SWIR sont particulièrement utiles pour détecter les argiles et les minéraux argileux, qui peuvent à leur tour être des indicateurs précieux des gisements de métaux précieux, des sites à risque de glissements de terrain et des matériaux pour la construction de résidus miniers. SWIR possède également certaines capacités de pénétration des nuages et de la fumée et peut surveiller les brûlures actives et les cicatrices de brûlures lors d'incendies de forêt.

Minéraux argileux SulfatesCarbonatesÉmissions industrielles de méthane Émissions industrielles de feux de forêt/cicatrice de brûlure Surveillance des sols

• Minéraux argileux

• Sulfates

• Carbonates

• Émissions industrielles de méthane

• Surveillance des incendies de forêt et des cicatrice de brûlures

• Sols

Infrarouge thermique

L'infrarouge thermique peut mesurer avec précision les températures de surface, les variations de température au fil du temps et, si la résolution est suffisante, les pertes de chaleur provenant des bâtiments.

Certains minéraux, en particulier les silicates, ne présentent des bandes d'absorption caractéristiques que dans la région infrarouge thermique. Selon la plateforme et la résolution, il est possible d'identifier certains minéraux carbonatés en combinant le SWIR et l'imagerie thermique.

L'imagerie thermique présente également un inconvénient : la résolution spatiale est très grossière à partir des plates-formes satellitaires sur 100 m par pixel. Cette résolution spatiale rend l'imagerie thermique utile pour les relevés régionaux, à moins qu'ils n'utilisent des plateformes aéroportées ou des UAV pour la collecte.

Image de la centrale nucléaire suomi VIIRS

Radar/Micro-ondes

La télédétection radar et micro-ondes sont synonymes, et ces données sont très différentes des données EM précédentes. Au fur et à mesure que les longueurs d'onde s'allongent, l'énergie des ondes est réduite au point que les ondes radar sont plus sensibles aux caractéristiques texturales des matériaux de surface que les caractéristiques spectrales.

Deux autres aspects des données radar les séparent des autres sources : la polarisation des ondes et la phase d'onde. De nombreuses plateformes radar peuvent envoyer des ondes verticales ou horizontales et enregistrer la direction (polarisation) du signal de retour, ce qui permet d'inférer davantage de matériaux de surface, naturels ou anthropiques. La phase de vague enregistre et mesure le déplacement entre deux images prises au même endroit à des moments différents.

L'un des plus importants attirants de l'utilisation du radar est qu'il pénètre dans toute la couverture nuageuse. Peu importe l'emplacement ou la nébulosité, l'image sera toujours précise.

Voici quelques exemples d'applications radar :

Surveillance des inondationsSurveillance de la déforestation Suivi de l'affaissement du solNiveau d'humidité du sol/Biomasse forestièreDensité du couvert forestièreMesures de texture de surface Détection des terres humides

• Surveillance des inondations

• Surveillance de la déforestation

• Suivi de l'affaissement du sol

• Niveaux d'humidité du sol

• Biomasse forestière

• Densité de la canopée

• Mesures de texture de surface

• Détection des milieux humides

LiDAR

Le LiDAR utilise une méthode de collecte entièrement différente et est capable de produire des reconstructions incroyablement détaillées d'une zone. Les capteurs LiDAR envoient des dizaines de millions d'impulsions laser dans toutes les directions à une seule longueur d'onde qui enregistrent la distance, l'emplacement et l'intensité réfléchie du matériau avec lequel ils interagissent, ce qui en fait des outils de sondage idéaux. Les applications les plus courantes sont les suivantes :

Modèles numériques d'élévationModèles numériques de surface Structure du couvert végétalitaireLevés bathymétriquesSurveillance urbaneReconstructions 3D Géomorphologie et gestion des risques de glissement de terrain

• Modèles numériques d'élévation

• Modèles numériques de surface

• Structure du couvert végétal

• Relevés bathymétriques

• Surveillance urbaine

• Reconstitutions 3D

• Géomorphologie et gestion des risques de glissement de terrain

Conclusion

La gamme de cas d'utilisation des données de télédétection s'élargit rapidement. Les cas d'utilisation énumérés ici ne représentent qu'une petite partie généralisée de la façon d'utiliser les données d'observation de la Terre. Lorsque nous choisissons la meilleure option pour les données de télédétection, nous devons trouver des réponses aux questions suivantes :

Quelle est la taille de pixel acceptable requise pour distinguer les caractéristiques qui m'intéressent ?

Quelle gamme spectrale identifie ces caractéristiques ?

Quel est mon budget ? Pour chaque projet, nous devons trouver un équilibre entre les trois facteurs mentionnés précédemment.

Pour plus d'informations, communiquer avec notre équipe de professionnels.