Imagerie Satellite Et Mélange De Bandes Spectrales
L'imagerie satellitaire a de nombreuses applications pratiques dans un certain nombre d'industries. La technologie qui s'appelle la télédétection permet de créer des cartes satellitaires et peut aussi classer les types de couverture terrestre, de détecter les changements ou d'évaluer la santé des cultures.
Les satellites utilisent des capteurs à distance pour obtenir des informations sur diverses caractéristiques de la surface de la Terre, y compris la couverture végétale, les bâtiments, les surfaces d'eau, les températures de l'air, les élévations du sol et beaucoup d’autres caractéristiques.
Bandes spectrales en télédétection
Aujourd’hui, grâce à une variété d’applications de cartographie SIG, l’imagerie satellite est facilement utilisée en ligne pour surveiller l’état des cultures, estimer les zones brûlées, suivre la progression des ouragans et assurer la défense civile.
Les capteurs satellites à distance peuvent être ajustés pour détecter la lumière dans des longueurs d’onde qui sont invisibles à l’œil nu. Chaque bande spectrale en télédétection correspond à une gamme spécifique de longueurs d’onde qui transmettent des informations spécifiques sur des caractéristiques d’objet d’intérêt. La combinaison d’images dans la plage visible avec différentes bandes spectrales nous aide à visualiser des caractéristiques indétectables. Ainsi, par exemple, dans le domaine infrarouge moyen, sur une image on peut mettre en évidence la teneur en humidité de la végétation, couverture forestière et le sol. D’autre part, pour évaluer la santé d’une plante, il est préférable d’utiliser le domaine proche infrarouge car une végétation saine a une réflectance plus brillante dans ce spectre.
Les bandes spectrales infrarouges et ultraviolettes parmi d’autres domaines d’application peuvent être utilisées pour mesurer la chlorophylle dans les plantes et suivre les incendies dans les forêts. Les capteurs radar modernes peuvent produire des modèles 3D complets de la Terre, quelle que soit la couverture nuageuse. Cela permet d’effectuer une détection plus précise des changements dans les caractéristiques de surface.
La réflexion de la lumière mesurée dans différentes bandes spectrales peut être visualisée sur un graphique sous la forme d’une courbe de réponse spectrale. Cela vous permet de voir à quel point la réflectance d’une même caractéristique ou d’un même objet est lumineuse dans différentes bandes spectrales. Par exemple, les surfaces d’eau reflètent principalement la lumière dans le spectre visible et très peu ou pas du tout dans le NIR. Sur un graphique, cela apparaît comme une courbe qui augmente dans le rouge, verte et bleue, et chute brusquement lorsqu’elle entre dans la colonne de la bande proche infrarouge.
Examinons de plus près les caractéristiques de bandes spectrales les plus répandus:
- La bande côtière a été conçue pour mettre en évidence les eaux peu profondes, mesurer les changements de couleur de l’océan et détecter les particules fines d’aérosol dans l’atmosphère.
- Les bandes rouge, verte et bleue couvrent la gamme de 400 à 700 nanomètres qui correspond au spectre visible. Elles sont utilisées en combinaison avec d’autres bandes spectrales pour visualiser ce que nous ne pouvons pas voir normalement.
- Rouge + Vert + Bleu forment ensemble une bande Pan (panchromatique, qui signifie “toutes les couleurs”). Une image dans la bande Pan apparaît généralement en noir et blanc et a une résolution spatiale plus élevée par rapport à la plupart des autres bandes. Ainsi, la combinaison d’une bande panchromatique avec n’importe quelle autre type de bandes spectrales rend l’image finale composée plus “nette” mettant en évidence plus de détails.
- Les longueurs d’onde du proche infrarouge (NIR) sont juste au-delà de la plage rouge visible et sont réfléchies par les feuilles et la canopée des plantes saines beaucoup plus fortement que dans les bandes bleue, verte et rouge. La bande spectrale NIR est idéale pour surveiller les plantes et les plans d’eau contrastés par rapport aux éléments environnants.
- Les images prises dans la bande Cirrus révèlent des nuages de haute altitude qui sont invisibles dans la plupart des autres bandes spectrales.
- En utilisant la bande LWIR (signifie la région infrarouge à ondes longues, entre 8 et 14 microns), nous pouvons détecter la chaleur rayonnante émise par les surfaces terrestres et aquatiques. Cela signifie que nous pouvons mesurer les températures de ces surfaces. Les deux types de bandes spectrales de Landsat-8 se trouvent dans la région infrarouge à ondes longues, ce qui permet à ce satellite de mesurer les températures.
Ces deux bandes spectrales sont : Infrarouge Thermique (TIRS) :
Bande 10 – Infrarouge thermique (TIRS) 1 (10,6 – 11,19 microns)
Bande 11 – Infrarouge thermique (TIRS) 2 (11,50 – 12,51 microns)
Combinaisons de bandes spectrales
Les bandes spectrales peuvent être combinées de plusieurs manières, en fonction de la fonctionnalité qui doit être mise en évidence sur l’image. Prenant en considération que les yeux humains ne peuvent voir que dans la plage visible, la plupart des images sont composées de combinaisons de bandes rouges, vertes et bleues, pour imiter le spectre visible. Cette combinaison de bandes spectrales est connue sous le nom de couleur “vraie” ou “naturelle”.
Lorsqu’une caractéristique particulière de surface doit être mise en évidence sur l’image, on utilise les bandes spectrales au-dessus et au-dessous de la plage visible. On effectue le traitement des données brutes pour réduire le bruit dans l’image. Le résultat est une image en couleur dite “fausse” où on peut mettre en évidence une végétation saine, des nuages, l’humidité du sol, des points chauds et d’autres caractéristiques. À l’aide d’algorithmes mathématiques spécialement développés, les caractéristiques mises en évidence peuvent être mesurées pour fournir des données quantitatives. Par exemple, nous pouvons calculer la quantité d’humidité dans le sol, la teneur en chlorophylle dans les feuilles, etc.
Pour augmenter la précision des données extraites d’une combinaison de plusieurs types de bandes spectrales, on peut effectuer avec l’image la transformation à la base de coefficient pour faire un indice.
Un indice c’est essentiellement un rapport de valeurs dans différentes bandes spectrales pour mesurer le degré élevé ou faible de réflexion d’une caractéristique particulière.
Le NDVI (Indice de végétation par différence normalisée) et l’EVI (Indice de végétation amélioré) sont des indices couramment utilisés pour mesurer la santé de la végétation. D’autres indices mesurent le degré de gravité des brûlures, la présence de certains minéraux, la densité de la neige, le niveau de stress hydrique, etc. On fait en permanence de nouveaux indices pour développer nos connaissances sur notre planète.
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On utilise différentes techniques analytiques avancées pour extraire encore plus de données de l’imagerie satellitaire à l’aide de grand nombre de bandes spectrales :
- classification d’images d’apprentissage automatique est utilisée pour créer de nouvelles catégories de la carte ;
- comparaison des images de la même zone d’intérêt à des moments différents pour détecter un changement ;
- élévation d’un point donné sur une carte peut être calculée en comparant des images de la même zone d’intérêt prises sous des angles différents, et ainsi de suite.
Le résultat est une carte (carte d’élévation, carte de type de couverture terrestre, carte de productivité, carte de classification des cultures, carte des anomalies thermiques, carte du stress hydrique et de nombreux autres types) qui visualise les données de manière pratique pour générer des informations précieuses pour un tâche spécifique à résoudre.
Dans EOSDA, nous disposons de toutes les ressources technologiques et humaines nécessaires pour proposer à la demande de nouvelles solutions avancées analytiques d’imagerie satellitaire. Contactez-nous pour en savoir plus sur nos projets personnalisés.