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SATELLITES D’OBSERVATION

DE LA TERRE

Christian Barbier

Centre Spatial de Liège - Université de Liège

23 septembre 2013

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4 OCTOBRE 1957...

Bip-Bip...

3

SPOUTNIK

Mass: 84 kg.

Perigee: 227 km. Apogee: 945 km. Inclination: 65.0

deg.

4

SPOUTNIK

Total Mass: 265,500 kg.

Liftoff Thrust: 396,298 kgf.

Core Diameter: 3.0 m.

Total Length: 28.0 m.

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I.

INTRODUCTION

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Fonction-objet

x(x,y)

Capteur

SYSTEME DE TELEDETECTION

Chaîne de traitement

Acquisition

Data = ha[x]

Reconstruction

x= ha-1[Data] ^

PRE-

TRAITEMENT

POST-

TRAITEMENT

-Débruitage

-Formes, contours

-Changements

-Signatures

-etc

R

PHYSIQUE

Interprétation

7

EXEMPLES ET APPLICATIONS

(dans le domaine de l’observation de la Terre)

Informations :

•Globales

•Répétitives

•A long terme

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RECONNAISSANCE MILITAIRE

28 février 1959

Discoverer-1 (CIA)

Vandenberg (CA)

26 février 1960

SAMOS-1 (USAF)

Cape Canaveral (FL)

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Le programme KH (Discoverer)

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La fusée lunaire N-1 à Baïkonour (images KH-4)

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KH-9 Hexagon/Big Bird

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KH-11 Kennan/Crystal

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Chantier naval (URSS)

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KH-12 Improved Crystal

Un Hubble pointé vers la Terre!

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Bombardier B6-D (Chine)

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METEOROLOGIE

1er avril 1960

TIROS-1

Cape Canaveral (FL)

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GOES (USA)

Meteosat (Europe) NOAA (USA)

Metop (Europe)

(GEO) (LEO)

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LANDSAT-MSS

Los Angeles

(80 m)

RESSOURCES

TERRESTRES

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LANDSAT TM - Manhattan (30 m)

VIS 0.45 - 0.69 m

VIS/NIR 0.52 - 0.90 m

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Bruxelles

LANDSAT

(30 m)

IKONOS XS

(4 m)

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Bruxelles (suite)

IKONOS XP

(1 m)

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Liège

SPOT XS

(20 m)

IKONOS XS

(4 m)

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Image radar ERS :

Buenos Aires

(10 m)

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Carte de relief de la région liégeoise, obtenue par application de la

technique interférométrique à une image ERS-1 et une image ERS-2

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Composition colorée

réalisée à partir d’une image

SPOT (XS) drapée sur le modèle

numérique de terrain.

© CNES-1992 Distribution SPOT Image

Composition

colorée réalisée à

partir de l’image

radar et du MNT.

LIÈGE

Laboratoire SURFACES

Département de Géomatique

Université de Liège

Centre Spatial

de Liège

N

LIÈGE

LIÈGE SOUS L’OEIL DU RADAR SPATIAL

Depuis une altitude de 785 km, les

radars embarqués sur les deux

satellites ERS réalisent des images

de la surface terrestre avec une

résolution au sol de l’ordre de 30 m.

© ESA

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TIMS

Infrarouge thermique

(10 m)

31

Evolution de la

calotte polaire

australe :

Radiomètre m-ondes

32

Altimétrie :

Topographie

océanique

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Diffusiométrie :

Vents à la

surface des

océans

35

Carte du phytoplankton

NIMBUS-7 CZCS

36

Sondeurs atmosphériques m-ondes

37

II.

Le spectre électromagnétique

et les applications

38

Le spectre électromagnétique :

39

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III.

Observation de la Terre dans le VIS/NIR

41

Principe général de l’acquisition

42

Signatures spectrales

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Caractéristiques générales des images

Image = représentation 2D

d’une grandeur physique

(fonction-objet) caractérisant

l’interaction du rayonnement

e.m. avec la matière.

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Imagerie panchromatique, multispectrale, hyperspectrale

A) Panchromatique (XP) :

•Acquisition sur une grande partie du spectre VIS/NIR.

•Noir et blanc.

IKONOS XP

Bruxelles

1 m

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B) Multispectrale (XS) :

•Acquisitions sur plusieurs bandes (3 à 7) délimitées par des

filtres passe-bande.

•Couleurs.

IKONOS XS

Bruxelles

4 m

Bandes LANDSAT TM

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C) Hyperspectrale (HS) :

•Acquisitions sur un grand nombre de bandes (plusieurs

centaines).

•Volume de données!

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LE SYSTEME SPOT

49

50

51

Kourou

5 mai 2002

Ariane 40

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Paparazzi en orbite : une image en couleurs de Spot 5 vu par le satellite

Pléiades. Image acquise en février 2012 pendant la recette en vol. Crédit

image : CNES - Astrium

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Possibilités de visée

Verticale Oblique

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Répétitivité et possibilités stéréoscopiques

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Mode panchromatique

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Mode multispectral XS

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Mode multispectral XI

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Mode Végétation

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LA MISSION PROBA-V

60

61

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The PROBA-Vegetation payload is a multispectral spectrometer with 4 spectral bands and with a very large swath

of 2250 km to guarantee daily coverage above 35° latitude. The payload consists of 3 spectral imagers with each a

very compact TMA telescope. Each TMA, having a FOV of 34°, contains 4 spectral bands: 3 bands in the visible

range and one band in the SWIR spectral range. The ground resolution of the instrument will go up to at least

1000m; in the visual spectrum Nadir even reaches a ground resolution of 100m. PROBA-V is an earth observation

mission with a PROBA satellite.

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Kourou

7 mai 2013

Vega

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First raw image from the Proba-V satellite, acquired over France’s west coast on 15 May 2013.

The image was generated using the three VNIR bands, blue, red and near-infrared (NIR)

superposed, the green being replaced by the NIR. It has not yet been radiometrically or

geometrically corrected. Less than a cubic metre in volume, the miniaturised ESA satellite is

tasked to map land cover and vegetation growth across the entire planet every two days.

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IV.

Observation de la Terre dans les

micro-ondes

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RADAR = RAdio Detection And Ranging

R

Emetteur

Récepteur

Information en :

Distance : R = cDt/2

Signature : s

Qu’est-ce qu’un radar?

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Deux spécificités du radar :

Actif => capacité d’observation de jour comme de nuit.

Capacité d’observation indépendamment des conditions

météorologiques.

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Un exemple “historique” :

71 Image brute Image focalisée

(Traitement)

Traitement des images radar

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Image ERS-1 (app. 100 km x 80 km)

du site de calibration de Flevoland

Partie traitée

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Un exemple de système SAR : TANDEM-X

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Le satellite TerraSAR-X

Baïkonour

15 juin 2007

Dniepr

75

76

Une des premières images acquise par le satellite Terrasar-X le 8 juillet 2007, deux semaines après son

lancement. L'image publiée ici à une résolution réduite par rapport à l'image originale : celle-ci a une

résolution de 3 mètres (mode Stripmap). Le volcan Merapi est au sud (ici à gauche de cette image, le

nord est à droite) du mont Merbabu qui culmine à 3145 mètres. Crédit image : DLR.

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Le satellite TANDEM-X

(TerraSAR-X Add-on for Digital Elevation Measurement)

Baïkonour

21 juin 2010

Dniepr

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Premier modèle numérique de terrain du volcan Merapi produit par interférométrie

bistatique à partir de données TanDEM-X. Les points brillants sont des zones habitées

et des villes. Crédit image : DLR.