Bienvenue

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Bienvenue à Géomatique dans la salle de classe
Présentation Power Point modifiée et adaptée par
Claude Brun del Re
Canadian Space Agency
Agence spatiale canadienne
Natural Resources Canada
Ressources naturelles Canada
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Qu'est-ce que la Géomatique ?

• Géomatique pour les enseignants et les
  enseignantes

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Géomatique

• Terme originellement crée et conçu au Canada.
• La géomatique représente la science et les
  technologies relatives à la cueillette, à
  l'analyse, à l'interprétation, à la distribution
  et à l'utilisation de données géographiques. Elle
  couvre un vaste éventail de disciplines qui,
  regroupées, peuvent brosser un tableau détaillé
  du monde physique et de notre position dans
  celui-ci. Parmi ces disciplines figurent
• les levés et la cartographie
• la télédétection
• les systèmes d'information géographique (GIS)
• le système de positionnement global (GPS).

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Le rôle du Canada dans le domaine de la Géomatique

• Le Canada exporte environ 300 millions de
  produits et services de géomatique.
• Lindustrie de la géomatique a une croissance
  denviron 15 à 20 pourcent par année.
• La demande pour les produits et services SIG for
  GIS excède 10 milliards par année.
• Le Canada est reconnu comme un chef de file dans
  le développement de ce secteur.
• Ressources naturelles Canada -
• Géomatique Canada
• Centre canadien de télédétection
• Centre dinformation topographique
• Cartes aéronautiques et Services techniques
• Levés officiels et Commission de la frontière
  internationale
• Levés géodésiques

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Télédétection
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Voici quelques exemples dappareils ou de
produits de télédétection qui sont utilisés dans
notre vie de tous les jours

• Carte climatique par satellite
• Ultrasons
• Radar détecteur
• de vitesse
• Sonar (pour bateaux, chauve-souris et dauphin)

• Photos
• CAT scan
• Rayons x

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Télédétection

• Définition et procédé
• Énergie électromagnétique
• Interprétation
• Les plates-formes
• RADARSAT

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La télédétection - Une définition

• Ensemble de techniques servant à l'acquisition
  d'images ou d'autres types de données sans
  contact direct avec l'objet étudié, ainsi que le
  traitement et l'analyse de ces données.
• La télédétection nous permet dobtenir des
  informations sur les cibles au sol.

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Qui peut me nommer deux des capteurs les plus
connus?

• Nos yeux Une caméra

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Comment fonctionne la télédétection?Très loin de
la cible, à partir de ce quon appelle une
plate-forme.Voici quelques-uns de types de
plates-formes

• Satellite
• Navette spatiale
• Avion

• Montgolfière
• Capteurs au sol

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Processus de télédétection

• Source dénergie ou dillumination (A)
• Radiation et l'atmosphère (B)
• Interaction avec la cible ou la surface (C)
• Enregistrement de lénergie par le capteur (D)
• Transmission, réception, et traitement (E)
• Interprétation et analyse (F)
• Application (G)

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Capteur passif

• Les capteurs passifs détectent ou captent
• l'énergie solaire réfléchie
• par la cible ou la surface
• De quoi ces capteurs ont-ils besoin?

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Capteur actif

• Les capteurs actifs produisent leur propre
  énergie.
• Ces capteurs nont pas besoin
• du soleil et ils opèrent dans la
• région des hyperfréquences
• (micro-ondes)

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Interactions atmosphériques

• Durant son parcours entre la source d'énergie et
  la cible, le rayonnement interagit avec
  l'atmosphère.
• Lozone, le CO2 et la vapeur deau affectent le
  rayonnement incident.
• Le niveau de diffusion dépend de plusieurs
  facteurs comme la longueur d'onde, la densité de
  particules et de molécules, et l'épaisseur de
  l'atmosphère que le rayonnement doit franchir.
• Les régions du spectre qui ne sont pas
  influencées de façon importante par l'absorption
  atmosphérique, et qui sont donc utiles pour la
  télédétection, sont appelées les fenêtres
  atmosphériques.

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Absorption

• Certaines substances absorbent certaines
  longueurs donde.
• Lozone absorbe les rayons ultraviolets.
• La vapeur deau absorbe le rayonnement infrarouge
  de grandes longueurs d'onde et des
  hyperfréquences de petites longueurs d'onde qui
  entrent dans l'atmosphère.
• Ces longueurs donde ne sont pas convenable pour
  la télédétection.

Diffusion

• La diffusion se produit lorsque la taille des
  particules est inférieure à la longueur d'onde du
  rayonnement.
• La diffusion de Rayleigh diffusion sélective
  (UV, Bleu). Ce phénomène explique pourquoi nous
  percevons un ciel bleu durant la journée.
• Non-sélective - lorsque les particules (les
  gouttes d'eau et les grosses particules de
  poussière) sont beaucoup plus grosses que la
  longueur d'onde du rayonnement (lumière bleue
  verte rouge lumière blanche). C'est pourquoi
  le brouillard et les nuages nous paraissent
  blancs.

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Fenêtres atmosphériques
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Interactions avec la surface terrestre(rayonnemen
t cible)

• Le rayonnement qui n'est pas absorbé ou diffusé
  dans l'atmosphère peut atteindre et interagir
  avec la surface de la Terre. L'absorption (A) se
  produit lorsque l'énergie du rayonnement est
  absorbée par la cible, la transmission (T)
  lorsque l'énergie du rayonnement passe à travers
  la cible et la réflexion (R) lorsque la cible
  redirige l'énergie du rayonnement.
• La proportion de chaque interaction dépendra de
  la longueur d'onde de l'énergie, ainsi que de la
  nature et des conditions de la surface.
• Regardez par exemple différents objets comme un
  oeuf, une pomme verte et une tomate.

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Réflexions diffuse et spéculaire
Diffuse Spéculaire
Surface rugueuse Surface lisse
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Énergie électromagnétique
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Énergie électromagnétique

• Lénergie électromagnétique est utilisée pour
  illuminer la cible
• Le spectre électromagnétique
• Longueurs donde courtes Longueurs
  donde longues

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Le spectre visible

• Longueurs dondes visibles
• Violet 0.4 - 0.446 mm
• Bleu 0.446 - 0.500 mm
• Vert 0.500 - 0.578 mm
• Jaune 0.578 - 0.592 mm
• Orange 0.592 - 0.620 mm
• Rouge 0.620 - 0.7 mm

Lumière solaire
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Les couleurs primaires du spectre visible
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IR et hyperfréquences

• IR réfléchie 0.72 mm à 3.0 mm
• IR thermique3.0 mm à 15 mm
• Hyperfréquences1 mm à 1 m

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Télédétection dans la zone optique et proche
infrarouge
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Visible / Infrarouge (VIR)

• Les couleurs que nous percevons sont une
  combinaison du rayonnement électromagnétique.
• Les capteurs VIR et les capteurs optiques
  capturent lénergie réfléchie par les cibles dans
  la portion visible et infrarouge du spectre
• La façon dont une cible réfléchit le rayonnement
  dépend de l'amplitude de la rugosité de la
  surface par rapport à la longueur d'onde du
  rayonnement incident.

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Signature spectrale

• Nous observons des réponses très différentes aux
  mécanismes d'absorption, de transmission et de
  réflexion selon la composition de la cible et la
  longueur d'onde du rayonnement qui lui est
  propre.
• En mesurant l'énergie réfléchie ou émise par la
  cible avec une variété de longueurs d'onde, nous
  pouvons construire la signature spectrale pour
  un objet.
• Les signatures spectrales nous permettent
  didentifier différents objets ou différentes
  cibles sur une image.
• Les signatures spectrales peuvent être très
  variables pour la même sorte de cible et peuvent
  aussi varier dans le temps et dans l'espace.

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Signature spectrale des feuilles

• La chlorophylle absorbe les longueurs donde du
  rouge et du bleu.
• Mais elle réfléchit les longueurs donde du vert.
• Donc verdâtre à lété.
• La structure interne de la feuille réfléchit les
  longueurs donde du proche infrarouge.

V
V
V
V
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Bandes spectrales

• Chaque capteur a une utilisation précise
  (végétation, océan, glace, climat)
• Certaines longueurs donde fournissent plus
  dinformation sur certaines cibles
• Pour effectuer les tâches qui leur sont
  assignées, les capteurs des satellites
  enregistrent l'énergie reçue selon des
  intervalles de longueurs d'onde à différentes
  résolutions spectrales.

29
(No Transcript)
30
(No Transcript)
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VIR/Capteurs optiques
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Résolution spatiale
Résolution fine Résolution
grossière ou élevée ou basse
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Fauchée ou couloir couvert

• Aire couverte par le capteur
• Largeur de limage
• Satellites variententre 10 à 100kilomètres

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Orbites

• Géostationnaire Polaire héliosy
  nchrone

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GOES

• Geostationary Operational Environmental Satellite
• Opéré par NOAA pour la surveillance et la
  prédiction de la météo
• 5 bandes spectrales (vert-rouge à infra-rouge)
• Orbite géostationnaire 36 000 km au-dessus de
  l équateur à 75º E et O
• Résolution de 1 à 4 km

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NOAA-AVHRR

• Advanced Very High Resolution Radiometer
• Applications météorologiques et écologiques
  (végétation)
• Orbites héliosynchrones polaires (830-870 km
  au-dessus de la terre)
• Nouvelles données à tous les six heures
• Visible, proche IR, et IRthermique
• Fauchée de 3000 km 1 à 4 km de résolution

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Landsat

• Landsat-1 lancé par la NASA en 1972
• Landsat 7 a été lancé en 1999
• ETM (Enhanced Thematic Mapper) 8 bandes VIR et
  IR thermique
• 30 m de résolution
• couloir couvert de 185 km
• Beaucoup de données en archives
• Orbites héliosynchrones polaires 705 km
  daltitude

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SPOT

• Système Pour lObservation de la Terre
• Satellites français commerciales
• SPOT 1 -1986, SPOT -2 opérationnel,
• SPOT-4 lancé au moi de juin
• Orbites héliosynchrones polaires
• 830 km d altitude
• 2 capteurs MLA et PLA
• PLA - noir et blanc (vert-bleu-rouge)
• MLA - 3 bandes visibles (bleu-vert-rouge)
• fauchée de 60 à 80 km
• 10 à 20 m de résolution

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RADARSAT-1

• Premier satellite canadien
• dobservation de la Terre
• Lancé le 4 novembre 1995
• Son rôle principal est pour la surveillance de
  lArctique (létat des glaces)
• Capteur escamotable unique et flexible
• Plusieurs choix de la dimension de la fauchée
• Plusieurs angles dincidence disponibles

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RADARSAT-1

• Cycle répétitif
• - 24 jour
• - 14 orbites par jour
• Couverture
• - mondiale 4 à 5 jours
• - Amérique du Nord 3 jours
• - Arctique tous les jours
• Altitude
• - 798 km

• Géométrie de lorbite
• - Circulaire, presque polaire
• - Héliosynchrone
• Inclinaison
• - 98.6 (à partir de léquateur)
• -Passe à droite du pôle Nord
• Période
• - 100.7 minutes

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Nouveaux satellites à haute résolution

• 1 à 5 m de résolution - tous commerciales
• IKONOS
• Earlybird
• QuickBird
• SPIN-2
• Orbview-3
• Corona

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RADAR
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RADAR

• RADAR est un acronyme pour RAdio Detection And
  Ranging. Radar veut dire détection et télémétrie
  par ondes radio.
• Les radars transmettent vers
• la cible un signal radio dans
• les hyperfréquences et détectent
• la partie rétrodiffusée du signal.
• L'intensité du signal rétrodiffusé
• est mesurée pour discerner les différentes
• cibles, et le délai entre la transmission et la
• Réception du signal sert à déterminer la distance
  
• (ou la portée) de la cible.

Énergie réfléchie
Énergie transmise
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Limage RADAR

• Les images RADAR ressemblent à des photos
  aériennes noires et blanches
• Les tons de gris correspondent
• à la quantité de rayonnement
• RADAR qui est retrodiffusée au
• capteur
• La brillance d'un élément sur une
• image radar est fonction de la portion
• de l'énergie transmise qui retourne au
• radar à partir de la cible à la surface. Plus
• Il y a retour dénergie plus les cibles seront
• Pâles sur limage.

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La réflexion RADAR

• Il y a trois principaux types de
  réflexionspéculairediffuse réflecteur en coin

Réflecteur en coin
spéculaire
diffuse
Aspect de limage RADAR
calm
Eau calme
Arbre
Maison
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Avantages

• Sa propre source de rayonnement pour illuminer la
  cible (acquisition dimages en tout temps).
• Passe au travers de la couche nuageuse, de la
  bruine, de la poussière et de la pluie fine
  (imagerie sous toutes conditions et de jour comme
  de nuit).
• Permet une bonne vision de la topographie
• Sensible à la rugosité du terrain
• Fournit des informations sur le taux dhumidité
  dune cible.

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Désavantages

• La distorsion due à léchelle oblique se produit
  parce que le radar mesure la distance des objets
  obliquement au lieu de mesurer la vraie distance
  horizontale au sol.
• Le chatoiement RADAR se manifeste comme une
  texture poivre et sel sur les images.
• Perte considérable de données en régions
  montagneuses due à lombrage et au déplacement du
  relief.

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Capteurs RADAR

• SEASAT - NASA 1978
• A été en orbite que quelques mois
• ERS-1 - ESA 1991-95
• 30 mètres de résolution
• ERS-2 - ESA 1994
• 30 mètres de résolution
• JERS-1 - Japan 1992
• 18 mètres de résolution

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L'image satellitaire
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Quest-ce quune image?

• Une image est une représentation pictorielle
  obtenue dans n'importe quelle partie du spectre
  électromagnétique. Représentation d'un objet
  produite par réflexion ou réfraction de la
  lumière, la lumière réfléchie ou réfractée étant
  mise au foyer par une lentille ou un miroir.
• Les images satellitaires sont en format numérique
  où chaque pixel correspond à un nombre,
  représentant le niveau d'intensité du pixel.
• Les capteurs enregistrent alors électroniquement
  l'énergie en format numérique (en rangées de
  chiffres).
• Chaque cellule sappelle un PIXEL
• La luminosité de chaque pixel est représentée par
  une valeur numérique.

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Les données matricielles

• Les images sont représentées sous forme de
  matrice de rangées et de colonnes et ou chaque
  cellule de la matrice (pixel de langlais qui
  signifie picture elements) à ses propres
  coordonnées et attributs.
• Chaque pixel représente une certaine superficie
  au sol.
• Les coordonnées et les attributs de chaque pixel
  sont ainsi enregistrés et l'ordinateur affiche
  chaque valeur numérique comme un niveau de
  luminosité.
• La luminosité de chaque pixel est représentée par
  une valeur numérique car les capteurs
  enregistrent alors électroniquement l'énergie en
  format numérique (en rangées de chiffres).

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Pixels et lignes

• Le coin gauche supérieur est lorigine
• Les valeurs X sont les pixels ou les colonnes
• Les valeurs y sont les lignes ou
• les rangées

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Pixels et lignes

• Pixels Lignes
• X Pixel 2 et ligne 2 ( 2, 2)

X
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Les bits et les octets

• Le bit est un système binaire (0 ou 1)
• Une image affiche généralement des données en
  format 8, 16 ou 32 bits.
• Le bit réfère aux niveaux exponentiels des
  composés binaires
• un bit 21
• 8 bit 28 ou 256 niveaux de gris
• 16 bit 216 ou 65536 niveaux de gris

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Les formats de fichiers des images

• .pix PCI ou Eoscape
• .img ERDAS Imagine
• .lan ERDAS
• GeoTIFF .tiff contient des informations à
  références spatiales
• TIF requiert un fichier d'en-tête pour
  effectuer la référence spatiale
• .bil, ,bsq, raw format matriciel, format
  commun, nécessite un fichier d'en-tête
• jpeg format commun des images sur le WWW,
  linformation nest pas à référence spatiale
• GRID format matriciel ESRI

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Les images VIR

• Habituellement 3 bandes
• spectrales sont téléchargées.
• Chaque bande spectrale
• téléchargée individuelle-
• ment est visualisée selon
• des teintes de grisé.
• On assigne à chaque bande
• spectrale un niveau de
• couleur (Bleu, vert, rouge).
• Ensemble, les 3 bandes
• spectrales forment un
• composé couleur.