Télédétection : Voir La Terre Depuis L’Espace En Images

Qu’est-ce que la télédétection ?

La télédétection par satellite est l’ensemble des techniques qui permet d’observer et d’évaluer à distance l’énergie émise et réfléchie par un objet. Généralement, cette technique est mise en œuvre au moyen d’avions et de satellites. Mais quelle est la finalité de la télédétection ? En bref, elle est utilisée pour étudier tout objet dans le but d’identifier et de suivre les changements dans ses caractéristiques physiques.

Des caméras spécialement conçues pour la télédétection jouent un rôle crucial en fournissant aux scientifiques des images à distance pour mieux comprendre la Terre. Dans le même temps, chacun peut bénéficier de l’évaluation plus précise d’une zone d’intérêt (ZI) et prendre des décisions éclairées grâce à des capteurs satellites de télédétection qui offrent une perspective élargie et une abondance d’informations. Voici quelques exemples concrets :

• Les caméras installées sur les appareils de télédétection et les avions capturent des images couvrant d’immenses étendues de la surface terrestre et permettent d’accéder à des détails qui seraient autrement inaccessibles.
• Les sonars des navires établissent des cartes des fonds marins sans nécessité de plongées en profondeur.
• Les caméras des satellites saisissent les variations de température, y compris dans les zones éloignées et inaccessibles de l’océan.

Deux formes principales de données satellitaires sont les images optiques et radar, issues de différents types de télédétection. Les images optiques fournissent une vue panoramique impressionnante de la planète, mais le bon fonctionnement des capteurs optiques dépendent de la lumière solaire et qui ne peuvent pas percer les nuages. En revanche, les capteurs radar sont opérationnels de jour comme de nuit, par tous les temps. De plus, la télédétection radar peut révéler des informations telles que l’humidité du sol, la végétation submergée, la contamination de l’eau et la biomasse dans les zones forestières, autant de détails invisibles à l’œil nu.

En combinaison avec d’autres sources de données, les informations fournies par la télédétection offrent aux planificateurs urbains une vision plus complète et actualisée de leurs zones de responsabilité. La consommation d’eau, l’humidité du sol, les infestations de parasites et de mauvaises herbes, les périodes de jachère et l’expansion urbaine ne sont que quelques exemples des éléments mesurables et surveillables grâce à ces avancées technologiques.

Comment fonctionne la télédétection ?

L’essence fondamentale de la télédétection réside dans la mesure du rayonnement réfléchi par un objet. Des détecteurs spécialisés collectent des données concernant cette énergie réfléchie, tandis que des systèmes de traitement les transforment en une forme aisément exploitable. Cela nous octroie la capacité de saisir les caractéristiques intrinsèques de l’objet, qui demeurent invisibles à l’œil nu. La combinaison de la télédétection optique et radar permet une analyse complète et détaillée de la surface terrestre.

Principes fondamentaux de la télédétection

La reconnaissance et la distinction des objets et des surfaces se basent sur l’émission ou la réflexion d’énergie qu’ils produisent. Le principe de la télédétection, une méthode qui détecte et enregistre cette énergie rayonnante en vue d’une analyse ultérieure.

Divers objets et surfaces, tels que l’eau, le sol ou les végétaux, renvoient des niveaux variables d’énergie dans différentes plages du spectre électromagnétique. Plusieurs facteurs influent sur ce phénomène, dont les principaux sont les suivants :

• Les caractéristiques de l’objet : composition chimique et physique, nature du matériau et texture de la surface.
• Les caractéristiques du rayonnement : son intensité, l’angle sous lequel il frappe et la longueur d’onde correspondante.

La télédétection englobe un éventail de domaines tels que la science optique, la photographie, la spectroscopie, l’électronique, l’informatique, les télécommunications et la technologie de lancement des satellites. Les applications de télédétection jouent un rôle crucial en intégrant ces différentes technologies en une approche cohérente. Chacun des nombreux composants et processus de la télédétection doit s’exécuter harmonieusement pour garantir le succès global de la procédure.

Éléments de la télédétection

L’interaction du rayonnement incident avec les objets étudiés et sa détection par un capteur représentent une illustration notable de la télédétection. Les systèmes d’imagerie sont un exemple parlant, incorporant généralement les éléments de télédétection énumérés ci-dessous. Il convient néanmoins de noter que la télédétection englobe également des capteurs non imageurs ainsi que la détection de l’énergie émise.

Les sept constituants fondamentaux suivants forment l’infrastructure de base de la télédétection ^{Sunil Kumar. Principles of Remote Sensing. National Water Academy in Pune.} :

1. Source d’énergie/illumination : Une source d’énergie est requise pour éclairer l’objet d’intérêt ou pour lui fournir un rayonnement électromagnétique.
2. Rayonnement/énergie et atmosphère : Tout au long de son trajet, du point de départ à la destination, le rayonnement interagit avec les particules atmosphériques. Une fois que l’énergie parvient de l’objet au capteur, une deuxième interaction peut se produire.
3. Objet d’étude : Quand l’énergie atteint enfin sa cible, leur interaction est gouvernée par les caractéristiques propres au rayonnement et à l’objet.
4. Capteur enregistreur de rayonnement : Un capteur placé à distance de l’objet d’étude doit capturer le rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi par la cible.
5. Système de traitement des données : Les données enregistrées par le capteur doivent être acheminées (habituellement de manière électronique) vers un centre de réception et de traitement, où l’énergie mesurée est convertie en une image utilisable.
6. Analyse et interprétation : À la suite du traitement des données en télédétection, l’image est soumise à une analyse et une interprétation visuelles et/ou numériques en vue d’obtenir des informations sur l’objet étudié.
7. Application pratique : En fin de compte, le processus vise à exploiter les informations tirées des images pour approfondir la compréhension de la cible, découvrir des éléments jusqu’alors méconnus ou contribuer à la résolution de problèmes.

Avantages et inconvénients de la télédétection : Comment se comparent-ils ?

Comme toute autre méthode de collecte et d’analyse de données, la télédétection a ses avantages et ses limites. Examinons-les de plus près pour vous aider à décider si vous avez besoin de la télédétection par satellite et comment votre entreprise peut en bénéficier.

Parmi les nombreux avantages de la télédétection, on peut citer :

• Capacité à couvrir d’immenses zones, avec l’ajout d’une répétabilité, est un outil inestimable pour les études régionales et la détection des changements dans les champs, les forêts, les plans d’eau, et beaucoup d’autres.
• La télédétection facilite l’acquisition de données à diverses échelles et résolutions.
• Les images satellites à faible ou moyenne résolution sont souvent accessibles gratuitement ou à un coût modique.
• Les images composites en couleur provenant de la télédétection offrent des représentations nettement plus précises du paysage sous-jacent qu’une image à une seule bande ou qu’une photo prise depuis un avion.
• Les données de télédétection sont aisément traitées et interprétées par des ordinateurs pour diverses applications pratiques.
• Les données recueillies par les satellites peuvent être fournies sous de multiples formats, il est simple de les intégrer à d’autres ensembles de données en vue de prendre des décisions plus éclairées.

Voici les limitations de la télédétection :

• Lorsqu’elle est employée pour l’étude détaillée de petites zones, la télédétection de pointe peut engendrer des coûts substantiels.
• Les systèmes actifs de télédétection, tels que les radars, émettent des rayonnements électromagnétiques pouvant interférer avec l’objet de l’étude. Cependant, il est souvent possible de les remplacer par des solutions optiques non perturbantes. Un exemple est la constellation EOS SAT, où le premier satellite de télédétection optique, EOS SAT-1, surveille actuellement des zones agricoles et forestières.
• Lors de l’analyse d’une image, il est crucial de garder à l’esprit qu’elle peut être influencée par des facteurs autres que ceux qui sont mesurés.
• Il existe un risque d’erreur de classification si des phénomènes distincts examinés semblent identiques. C’est pourquoi l’expertise d’un professionnel est nécessaire pour une analyse précise de l’image.
• Une formation spécifique est requise pour utiliser correctement les outils de télédétection, ce qui peut entraîner des coûts plus élevés à long terme. En revanche, si vous optez pour l’analyse de vos données via une plateforme de traitement d’images comme EOSDA LandViewer, cela peut être abordable, voire gratuit.

Utilisations de la télédétection

L’approche la plus efficace pour accéder aux données de télédétection consiste à utiliser des plateformes proposant des images prétraitées. Cette approche réduit la courbe d’apprentissage pour la compréhension de ces données et minimise le temps ainsi que les coûts associés à la recherche d’informations externes. Ces plateformes peuvent se concentrer sur des domaines spécifiques, comme la fourniture d’images pour l’agriculture, ou avoir une portée plus large. Examinons en détail : à quoi sert véritablement la télédétection ?

Agriculture

Face aux défis auxquels l’agriculture moderne est confrontée, il est impératif de surveiller la croissance et le développement des cultures à diverses échelles et résolutions. Le système alimentaire mondial requiert une surveillance quasi en temps réel pour mieux s’adapter aux impacts du réchauffement climatique et des conditions météorologiques extrêmes ^{Weiss, M., Jacob, F., Duveiller, G. (2020, January). Remote sensing for agricultural applications: A meta-review. Remote Sensing of Environment, 236. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111402.} .

Voici quelques-unes des applications les plus fréquentes de la télédétection en agriculture :

• Amélioration de la précision de l’agriculture : En surveillant la croissance des cultures au moyen de données satellitaires, les plateformes d’agriculture de précision aident les agriculteurs à optimiser l’utilisation d’engrais et d’autres intrants, réduisant ainsi les déchets.
• Mesure de l’humidité du sol et des cultures : Les satellites de télédétection mesurent l’humidité du sol à partir de l’espace. Cette information est cruciale pour les études sur le cycle hydrologique, les sécheresses, les inondations et les phénomènes météorologiques. La télédétection est précieuse non seulement pour estimer la quantité d’eau présente dans le sol, mais aussi pour évaluer l’humidité des cultures.
• Prévision des rendements agricoles : Les rendements potentiels des cultures peuvent être estimés à partir des données de télédétection en tenant compte des conditions météorologiques et des propriétés du sol actuelles. En utilisant des modèles et des algorithmes spécialement conçus pour la prévision des rendements, les agriculteurs peuvent anticiper la quantité de récolte qu’ils obtiendront d’une parcelle donnée au cours d’une saison donnée.
• Évaluation des dommages et suivi de la croissance des cultures : Grâce à la technologie de télédétection, les agriculteurs peuvent évaluer l’étendue des dommages ou du stress subi par leurs cultures et suivre le développement des cultures restantes. Les compagnies d’assurance utilisent souvent les canaux rouge et infrarouge de satellites Landsat pour évaluer la croissance végétale et estimer les dégâts causés aux cultures dans différents champs. Ces informations sont également utilisées pour vérifier la présence des cultures plantées et gérer les demandes d’assurance récolte. EOSDA LandViewer propose désormais plusieurs combinaisons de bandes infrarouges pour faciliter cette tâche.
• Identification des cultures : Lorsque le type de culture étudié est spécifique ou présente des caractéristiques distinctives, les outils de télédétection peuvent contribuer à leur identification. La classification rapide des cultures sur de vastes étendues est aujourd’hui rendue possible grâce à la surveillance spatiale des cultures.
• Surveillance des sécheresses : L’utilisation de la télédétection pour étudier les conditions météorologiques dans le secteur agricole est cruciale, particulièrement pour comprendre les schémas de sécheresse dans les régions rurales et agricoles. L’évaluation du temps écoulé depuis la dernière pluie et du délai avant la prochaine pluie est essentielle pour surveiller et prévoir les sécheresses.
• Évaluation de l’état des cultures et détection de leur stress : L’état des cultures peut être surveillé à distance grâce à l’imagerie satellitaire et à l’indice de végétation par différence normalisée (NDVI). Sur les cartes NDVI, le vert indique des champs en bonne santé, tandis que le rouge ou le bleu signale des zones problématiques. L’utilisation des technologies de télédétection est cruciale pour évaluer la santé globale d’une culture et sa capacité à faire face à des conditions difficiles, comme le stress thermique. Ces informations fournissent une vision complète de la réussite globale de la récolte.

Foresterie

Avec l’émergence croissante de nouvelles images et produits de télédétection sur le marché, les obstacles de communication entre les experts en télédétection et les professionnels de la sylviculture se raréfient. Désormais, les forestiers et les écologistes peuvent accéder rapidement et précisément à des données essentielles telles que l’indice de surface foliaire, la densité de la végétation et l’usage des sols ^{Lechner, A. M., Foody, G. M., Boyd, D. S. (2020, May 22). Applications in Remote Sensing to Forest Ecology and Management. One Earth, 2(5), 405–412. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2020.05.001.}.

De plus, les applications de la télédétection dans la gestion forestière englobent :

• Évaluation des ressources forestières : Étant donné que les forêts fournissent des matériaux indispensables à la construction, à l’emballage, à la production de papier et à d’autres industries, il est courant d’utiliser la télédétection pour surveiller les variations de couverture forestière.
• Surveillance forestière : Grâce à cette technologie, il est possible de suivre en temps réel l’état de la couverture forestière, de la végétation et les taux de déforestation.
• Gestion des incendies forestiers : Les capteurs infrarouges intégrés aux satellites sont capables de détecter les signes précurseurs d’incendies en quelques minutes seulement ^{Lauby, L. (2021). How is Remote Sensing Being Used to Prevent Wildfires Today? Environmental Studies Undergraduate Student Theses, University of Nebraska-Lincoln, 288.}. Cette capacité permet de dépêcher rapidement les équipes de lutte contre les incendies vers les zones appropriées, contribuant ainsi à minimiser les dégâts causés par les feux de forêt.

Aménagement des territoires et télédétection

La croissance rapide de l’urbanisation dans de nombreuses régions du globe a intensifié la nécessité de disposer de cartes topographiques et d’occupation des sols à jour. De multiples initiatives de planification urbaine font appel à la télédétection pour ses données exceptionnellement précises sur de vastes zones. De plus, la télédétection s’avère un outil essentiel dans le domaine de la planification urbaine, permettant notamment :

• Évaluation de l’état des routes rurales : Les avancées dans les techniques de télédétection ont atteint un point où elles sont désormais capables d’inspecter l’état des routes rurales avec une précision atteignant le centimètre. Cela représente un gain significatif en termes de temps et d’argent pour les organismes de transport.
• Identification des types de terrain et de l’usage des sols : Grâce aux technologies de télédétection, il est possible de déterminer à la fois les caractéristiques physiques d’un terrain et son utilisation actuelle.

Changement climatique

Désormais, grâce à la télédétection, nous sommes en mesure de surveiller divers événements et processus liés au climat, tels que les changements dans les stocks de carbone ou le phénomène climatique El Niño dans l’océan Pacifique ^{Kemarau, R. A., Eboy, O. V. (2021, September). Using Remote Sensing in Study of El Niño Extreme Differences Between 1997/1998 and 2015/2016. International Journal of Modern Trends in Social Sciences, 4(17), 83-94. https://doi.org/10.35631/ijmtss.417008.}. La télédétection, qui scrute les terres, les océans et l’atmosphère à différentes résolutions spatiales et temporelles, nous permet désormais de suivre une multitude d’événements et de phénomènes liés au climat. Voici quelques-unes des applications de télédétection les plus fréquentes dans la recherche sur le changement climatique :

• Observations du changement climatique : Des satellites tels que CERES, MODIS et Sentinel ont ouvert la voie à la surveillance du changement climatique depuis l’orbite, ce qui nous permet de comparer les événements climatiques passés et présents. Dans le cadre de sa mission visant à promouvoir un avenir plus durable, le tout premier satellite de la constellation EOSDA en orbite terrestre recueillera également des données météorologiques précises grâce à ses différentes bandes spectrales.
• Gestion des ressources naturelles : Aujourd’hui, nous avons la capacité de surveiller l’utilisation des sols, de repérer les zones humides et de suivre la déforestation. Ces informations nous permettent de cibler nos efforts de préservation et de trouver des solutions aux problèmes environnementaux découlant de l’urbanisation croissante et de l’activité humaine.

Gestion des catastrophes

Grâce à la capture régulière de données précises, cohérentes et actualisées sur de vastes zones à travers le monde, les satellites sont souvent le seul moyen pour visualiser les conséquences d’une catastrophe sur un site donné. Dans le domaine de la gestion des catastrophes, la télédétection se révèle particulièrement précieuse pour :

• Surveiller les glissements de terrain : Parmi les méthodes de télédétection utilisées dans ce domaine figurent la détection et la cartographie des glissements de terrain, ainsi que l’analyse de leurs déclencheurs. À mesure que la résolution spatiale et temporelle des images satellites s’améliore, elles deviennent de plus en plus utiles pour la prévision et la surveillance des glissements de terrain ^{Zhao, C., Lu, Z. (2018, February 11). Remote Sensing of Landslides—A Review. Remote Sensing, 10(2). https://doi.org/10.3390/rs10020279.}.
• Évaluation des risques : Une vigilance accrue envers les catastrophes météorologiques, telles que les ouragans, les tremblements de terre et les inondations, est cruciale. L’analyse des données de télédétection permet d’améliorer les plans de préparation avant et après ces événements catastrophiques.

Combinaison de la télédétection et SIG

Les données employées dans les systèmes d’information géographique (SIG) sont principalement issues de la télédétection. Les schémas d’utilisation des sols, les cartes de couverture végétale et la distribution des ressources ne sont que quelques exemples des informations pouvant être tirées de l’analyse des données de télédétection à l’aide de logiciels SIG. De plus, les SIG peuvent être utilisés pour la vérification des données de télédétection, renforçant ainsi la confiance dans l’exactitude des informations déduites de ces données.

L’association de la télédétection et SIG a apporté des bénéfices considérables à divers domaines tels que l’agriculture, la foresterie, l’urbanisme, l’étude environnementale et la gestion des ressources naturelles. Une allocation plus précise des ressources et une meilleure gestion écologique ne sont que deux des résultats découlant d’une analyse et d’une interprétation plus approfondies des données spatiales. L’intégration de la télédétection et SIG en agriculture révolutionne les méthodes permettant une gestion holistique des terres, des cultures et des ressources naturelles.

Si vous envisagez d’utiliser un SIG uniquement pour l’analyse de données de télédétection, explorez EOSDA Landviewer. Cette plateforme s’intègre facilement avec d’autres logiciels SIG. L’intégration des données d’EOSDA LandViewer dans d’autres outils SIG en ligne peut se faire efficacement en utilisant le service WMS (Web Map Service). Les images satellites historiques et récentes sont aisément accessibles via EOSDA LandViewer. Vous pouvez télécharger l’image requise et l’analyser avec des logiciels couramment utilisés. Par ailleurs, si vous cherchez un outil SIG puissant pour la gestion des ressources agricoles ou forestières, envisagez nos solutions spécialement conçues : EOSDA Crop Monitoring et EOSDA Forest Monitoring.

L’importance de la télédétection est indiscutable. Chaque jour, des individus du monde entier utilisent la télédétection pour acquérir des informations sur la planète d’une manière qui était auparavant inimaginable. L’expansion des satellites nationaux et commerciaux engendre une couverture accrue et une collecte de données plus cohérente pour les diverses applications de télédétection dans de multiples secteurs. Ainsi, les gens peuvent atténuer les dégâts causés par les catastrophes naturelles et élaborer des solutions durables pour de nombreux problèmes cruciaux de notre planète.