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GENERALITE SUR LA TELEDETECTION PAR SATELLITE
La télédétection est devenue un outil d’observationtrès utilisédans plusieurs domaines : santé, topographie, météorologie, environnement, mine, agriculture, et d’autres nombreuses utilisations. Elle rassemble de nombreuses techniques afin de ressortir aisément des images plus informatives. Les capteurs utilisés, les vecteurs et les domaines exploitants cette technique ne cessent de se développer. En outre le marché des onnéesd de télédétection devient une source d’argent pertinent aux détenteurs.
Définitions
Le mot télédétection(« remote sensing » en anglais) désigne l’ensemble des méthodes et techniques permettant d’observer et d’étudier à distances des objets ou phénomènes. Le néologisme « remote sensing » a vu le jour aux Etats-Unis vers les années soixante, mais le terme
« télédétection » n’est introduit dans la langue ançaisefr qu’en 1973.Dans le dictionnaire elle est défini comme :
Définition
« La télédétection est l’ensemble des connaissanceset techniques utilisées pour déterminer des caractéristiques physiques et biologiques d’objets par des mesures effectuées à distance, sans contact matériel avec ceux-ci [1]. » D’autres définitions sont aussi vues dans différents ouvrages :
Définition :
« La télédétection est l’ensemble des techniques uiq permettent, par l’acquisition d’images, d’obtenir de l’information sur la surface de la Ter re (y compris l’atmosphère et les océans), sans contact direct avec celle-ci. La télédétection englobe tout le processus qui consiste à capter et enregistrer l’énergie d’un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et analyser l’information qu’il représente, pour ensuite mettre en application cette information [1]. »
Définition :
« Technique ensemble des techniques d’observation et de détection à distance, qui fonctionnent à l’aide de capteurs enregistrant les ondes électromagnétiques [2].» En tout, la télédétection se définit comme l’acquisition d’information à propos d’un objet ou d’un phénomène, moyennant plusieurs méthodes et techniques mais sans entrer en contact avec le sujet concerné
Historique
L’historique de la télédétection peut être découpéencinq grandes époques :
– De 1856 à la Première Guerre Mondial (époque des pionniers): appareil photographique installé à bord d’un ballon ou un avion pour la photographie aérienne ont marqué son début; en se basant sur leslois fondamentales de la stéréoscopie qui sont découvertes à la fin du XIXème siècle.
– De la Première Guerre Mondiale à la fin des années 50 : la photographie aérienne devient un outil opérationnel pour la cartographie.Les méthodes de la photo-interprétation sont précisées et codifiées.
– La période qui commence en 1957 et s’achève en 1972: les débuts de l’exploration de l’Espace et prépare l’avènement dela télédétection actuelle
– Le lancement en 1972 du satellite ERTS (rebaptisé ensuite Landsat 1), premier satellite de télédétection des ressources terrestres, ouvre l’époque de la télédétection moderne
– La télédétection moderne,depuis le lancement des satellites de télédétections ont suivi La diffusion accélérée et l’augmentation de la puissance des ordinateurs contribuent de façon continue à promouvoir de nouvelles méthodes d ’utilisation des données, toujours plus abondantes, que fournit la télédétection spatialeLes. données des satellites météorologiques et océanographiques sont aujourd’hui un auxiliaire indispensable de la prévision numérique du temps et du climat et font l’objet d’une assimilati on directe par les modèles numériques. Les images de télédétection destinées à l’observationinef de la surface terrestre, y compris les photographies aériennes traditionnelles, sont, sous forme numérique, intégrées aux Systèmes d’Information Géographique.
Principes utilisé
Elements fondamentaux
Nombreux techniques sont utilisées pour la télédécteion. L’œil humain est un excellent exemple de dispositif de télédétection. Les principes de télédétection sont alors similaires à la vision de l’œil humain. Trois facteurs fondamentaux sont à l’origine de la télédétection : une source d’énergie, la cible etn u vecteur. Le vecteur capte le rayonnement provenant de la source d’énergie qui est réfléchi par la cible ou émis directement par celui-ci. Nous illustrons dans le schéma ci-dessous l’interaction entre ces trois composants [3]. Principe de base de la télédétection
· La cible
C’est l’objet d’observation, il peut être une portion de la surface terrestre, ou maritime, ou même un phénomène atmosphérique. Sa taille variee dquelques dizaines de mètre à plusieurs milliers de kilomètres carrés.
· La source d’énergie
Ceci est l’élément qui « éclaire » la cible en émettant un rayonnement (généralement une onde électromagnétique) vers ce dernier.
En générale la source d’énergie la plus utiliséen etélédétection est le soleil.Danscertain cas c’est l’observateur (le vecteur) lui-même, et dans d’autres cas c’est la cible qui émet un rayonnement.
Le vecteur C’est la plate-forme de télédétection. Il mesure énergiel’ transportée par le rayonnement, celui-ci capte les rayons réfléchit depuis la cible et renfermant l’information sur ce dernier et le traite afin d’en ressortir une multitude. Ce facteur peut êtreun satellite, un avion, ballon sonde, etc.….
Télédétection passive ou active
On parle de télédétection passive lorsque le vecteur ne fait que capter les rayonnements. D’une autre manière, on en parle lorsque la source d’énergie et le vecteur sont différents.
D’autre part, on parle de télédétection active lorsque c’est le vecteur qui émet les rayonnements et prend aussi la place de la source d’énergie. Il envoie le rayonnement et mesure l’écho de ce dernier.
Table des matières
TABLE DE MATIERES
ABREVIATIONS
NOTATIONS
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1
GENERALITE SUR LA TELEDETECTION PAR SATELLITE
1.1 Définitions
1.2 Historique
1.3 Principes utilisé
1.3.1 Elements fondamentaux
1.3.2 Télédétection passive ou active
1.3.3 Les sept (7) étapes clés de la télédétection
1.3.3.1 La source d’énergie.
1.3.3.2 Le rayonnement et l’atmosphère
1.3.3.3 Interaction avec la cible
1.3.3.4 Enregistrement de l’énergie par le capteur
1.3.3.5 Transmission, Réception et Traitement
1.3.3.6 Interprétation et analyse
1.3.3.7 Application
1.4 Elément de physique du rayonnement utilisés en télédétection
1.4.1 Rayonnement électromagnétique
1.4.2 Ondes électromagnétiques
1.4.3 Rayonnement et Energie
1.4.4 Les spectres électromagnétiques
1.4.5 La mesure du rayonnement
1.4.6 Interaction entre le rayonnement et la matière
1.5 Domaines et exemples d’application
1.5.1 Météorologie et sciences de l’atmosphère
1.5.1.1 Imagerie météosat
1.5.1.2 Le suivi du « trou d’Ozone »
1.5.1.3 La climatologie des nuages
1.5.2 La télédétection océanographique
1.5.2.1 Mesure de la température de la surface de la mer
1.5.2.2 Turbidité océanique en zone côtière
1.5.2.3 Suivi des phénomènes océaniques par altimétrie radar et radiométrie thermique
1.5.2.4 Mesure des vents sur l’océan par diffusiométrie radar.
1.5.2.5 Imagerie radar sur les océans.
1.5.3 Les applications terrestres
1.5.3.1 Suivi de la végétation à l’échelle planétaire
1.5.3.2 Surveillance des catastrophes naturelles
1.5.3.3 La très haute résolution spatiale en milieu urbain
1.5.3.4 L’imagerie radar et la reconstruction du relief par interférométrie
1.5.3.5 Récapitulation des domaines d’application
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2
LA PROPAGATION DE L’ONDE ELECTROMAGNETIQUE DANS UN FLUIDE
2.1 Introduction
2.2 Définition
2.3 Equation de Maxwell
2.3.1 Lois de bases en électricité
2.3.1.1 Induction électrique
2.3.1.2 Induction magnétique
2.3.1.3 Phénomène d’induction
2.3.1.4 Conservation de la charge
2.3.2 Les équations de Maxwell
2.4 Propriétés
2.4.1 Propriétés.
2.4.2 Caractéristiques essentielles
2.5 Equation de propagation
2.6 Polarisation de l’onde.
2.6.1 Polarisation linéaire
2.6.2 Polarisation circulaire
2.6.3 Polarisation elliptique
2.6.4 Applications des polarisations
2.7 Type d’onde et spectre électromagnétique
2.8 Propagation dans un fluide
2.8.1 Atténuation et absorption
2.8.2 Paramètre caractéristiques d’un milieu
2.8.3 Propagation de l’onde dans un liquide
2.8.3.1 Cas de l’eau pure
2.8.3.2 Cas de l’eau de mer
2.9 Conclusion
CHAPITRE 3
LA PROPAGATION DE L’ONDE ACOUSTIQUE
3.1 Pourquoi l’acoustique
3.2 Définition d’une onde acoustique
3.3 Propagation dans un fluide
3.3.1 Propagation de l’onde acoustique dans un solide
3.3.2 Propagation d’onde acoustique dans un fluide
3.3.3 Propagation de l’onde acoustique dans un gaz
3.3.3.1 La vitesse de l’onde acoustique dans un gaz parfait
3.3.4 Propagation de l’onde acoustique dans un liquide
3.3.5 Energie acoustique
3.3.5.1 Densité totale d’énergie
3.3.5.2 Densité d’énergie acoustique
3.3.5.3 Flux d’énergie acoustique
3.3.6 Impédance et intensité acoustique
3.3.7 Propagation de l’onde sonore dans un solide
3.3.5.1 Direction de propagation
3.3.5.2 Ondes sphériques, ondes planes
3.3.5.3 Dispersion de l’énergie acoustique
3.3.5.4 Lentilles acoustiques
3.3.8 Réflexion, diffusion et absorption
3.3.8.1 La réflexion
3.3.8.2 La diffusion (la diffraction)
3.3.8.3 L’absorption
3.3.8.4 Les ondes stationnaires
3.3.8.5 La réverbération
3.4 Influence du milieu de propagation
3.4.1 Les pertes
3.4.2 Les bruits
3.4.3 Les trajets multiples
3.5 Caractéristiques des ondes acoustiques sous marine
3.6 Propagation d’une onde mécanique
3.7 Conclusion
CHAPITRE 4
LA TECHNOLOGIE SONAR
4.1 Définition
4.2 Architecture et principe général du sonar
4.2.1 Equation générale
4.3 Principaux modes de fonctionnements
4.3.1 Sonars passifs
4.3.1.1 Principe de fonctionnement
4.3.1.2 Equation du sonar passif
4.3.1.3 Bruits.
4.3.1.4 Identification des bruiteurs
4.3.2 Sonars actifs
4.3.2.1 Principe de fonctionnement
4.3.2.2 Equation du sonar actif
4.3.2.3 Caractérisation des signaux émis
4.4 Classification des sonars
4.4.1 Sonars latéral :
4.5 Application
4.5.1 Détection de cibles artificiels
4.5.2 L’imagerie sonar des fonds marins
4.6 Sonar et animaux marins
4.7 Conclusion
CHAPITRE 5
LES TECHNIQUES DE TELEDETECTION DE LA BIODIVERSITE SOUS MARINES
5.1 La méthode haute résolution en écoute passive
5.1.1 Introduction
5.1.2 Traitement adaptatif d’antenne
5.1.3 Méthode haute résolution
5.1.3.1 Détermination du nombre de source
5.1.3.2 Principe de la méthode image
5.1.3.3 Problèmes liés à la modélisation du milieu
5.2 Traitement d’antenne adaptatif à large bande pour sonar
5.2.1 Rappelle des traitements spatio-temporels optimaux en milieu stationnaire
5.2.2 Filtrage.
5.2.3 Détection passive et active
5.2.3.1 Estimations
5.2.3.2 Traitement spatiale commun
5.2.4 Problèmes posés par l’adaptabilité de l’antenne
5.2.4.1 Actif et passif
5.2.4.2 Traitement optimal d’antenne
5.2.5 Estimateur d’un signal inconnu
5.2.5.1 Insensibilité à la présence du signal
5.2.5.2 Elimination des brouilleurs directifs
5.2.5.3 Sensibilité à la direction du signal
5.2.6 Algorithme d’adaptation
5.2.6.1 Filtre digital optimum
5.2.6.2 Filtrage digital adaptatif
5.2.6.3 Converg.ence
5.2.6.4 Converg.ence de la moyenne
5.2.6.5 Converg.ence de la moyenne de la norme
5.2.6.6 Bruit d’.estimation
5.3 Classification du bruiteur par sonar active
5.4 Conclusion
CHAPITRE 6
LIDAR SOUS MARIN
6.1 Définition du Lidar
6.2 Caractéristique du Lidar
6.2.1 Principe du lidar
6.2.2 Equation du lidar.
6.2.3 Principaux mode de fonctionnement
6.2.4 Intérêt et avantage
6.3 Comparaison entre détection optique et acoustique sous-marines
6.4 Propagation optique sous-marine
6.5 Estimation de performance
6.5.1 Conclusion
CHAPITRE 7
PRESENTATION DE « ILWIS-GEONETCAST » LOGICIEL UTILISE EN TELEDETECTION
5.1 Définition
5.2 Description générale
5.2.1 Description de l’application “GEONETCast Data Manager”
5.2.2 Objectifs de l’application
5.2.3 GEONETCast Data Manager: « Rules »
5.3 Configuration de la GEONECAST MANAGER
5.4 Les capacités d’ILWIS GEONETCast
5.5 Remarque finale.
5.6 SIMULATIONSOUS MATLAB
5.6.1 Introduction.
5.6.2 Introduction à MatLab et Simulink
5.6.3 Calcul des paramètres
5.6.4 Rapport signal sur bruit
5.6.5 Réverbération
Conclusion Générale
ANNEXES
Annexe 1: Gammes de fréquences utilisées dans la communication des animaux
Annexe 2: L’eau de mer
Annexe 3: Présentation de l’interface de simulation
Annexe 4: Programme MatLab
Bibliographie
