Que peut-on voir sur une image satellite?

Vous avez sûrement déjà observé un arc-en-ciel. C’est la lumière blanche du soleil qui se décompose en toutes ses couleurs. Un capteur de télédétection optique est capable de mesurer séparément ces différentes couleurs visibles et même celles que l’on ne voit pas à l’œil nu. Plus précisément, il mesure la quantité de lumière réfléchie par la terre dans des bandes spectrales différentes. Les plus fréquemment utilisées sont les bandes du bleu, du vert, du rouge et de l’infrarouge.

Décomposition du rayonnement solaire

Figure 1: Décomposition du rayonnement solaire

C'est comme si, pour une bande spectrale en particulier, le satellite regardait le sol à travers un filtre qui lui permet de ne voir que les rayons du soleil qui correspondent à cette portion particulière du spectre. Pour chaque bande mesurée, le capteur produit une image en 256 tons de gris, où les valeurs les plus faibles indiquent que les objets réfléchissent faiblement la lumière dans cette bande spectrale et où les valeurs les plus fortes indiquent plutôt que les objets la réfléchissent beaucoup.

Image Quickbird, Ville de Pont-Rouge (Québec) tons de gris

Figure 2 : Image Quickbird, Ville de Pont-Rouge (Québec), Affichage en tons de gris de la bande infrarouge.

Ici, l’eau ressort en noir, les champs nus et la forêt apparaissent en gris sombre et les champs cultivés ressortent en gris clair et en blanc.

Pour l’affichage sur un écran d’ordinateur, il est possible de combiner trois de ces images en tons de gris, en les projetant dans les canaux écran du rouge, du vert et du bleu (RVB). Parce que les couleurs primaires sont ainsi additionnées, l’image résultante peut comporter n'importe quelles autres couleurs. On parle alors d’une image en composé couleur et un utilisateur pourra choisir la combinaison qu’il désire.

Par exemple, si l’on combine les images acquises dans les bandes spectrales du rouge, du vert et du bleu et qu’on les affiche dans les canaux écran correspondants (RVB), on obtient une image en couleurs naturelles. On voit alors les choses qu'on verrait à l'oeil nu ou à l'aide d'un appareil photo à partir de l'espace.

Image Quickbird, Ville de Pont-Rouge (Québec) couleurs naturelles

Figure 3 : Image Quickbird, Ville de Pont-Rouge (Québec), Composé « couleurs naturelles » des bandes Rouge, Vert et Bleu.

La végétation ressort ici en tons de vert (sombre : forêts ; clairs : cultures), les champs nus en beige et le milieu urbain en tons de gris, comme sur une photo.

Mais parce que la majorité des capteurs voient aussi dans d’autres parties du spectre électromagnétique (ex : le proche infrarouge, le moyen infrarouge et l’infrarouge thermique), les images satellites renferment dans ce cas, des informations supplémentaires qui nous sont invisibles. Pour représenter ce type d'information à l’écran ou sur papier, on doit aussi utiliser les couleurs primaires que notre oeil peut voir (rouge, vert, bleu). Mais comme les objets ont alors des teintes inhabituelles, on parle alors d’une image en fausses couleur.

Image Quickbird, Ville de Pont-Rouge (Québec) fausses couleurs

Figure 4 : Image Quickbird, Ville de Pont-Rouge (Québec), Composé « fausses couleurs » des bandes Proche Infrarouge, Rouge, Vert.

La forêt ressort ici en tons de rouge, les champs cultivés en rose, les sols nus en tons de bleu et l’eau en noir.

Une autre caractéristique du capteur qui influence ce qu’on verra sur une image de télédétection est sa résolution spatiale, c'est-à-dire, la plus petite surface qu’il peut détecter au sol (le pixel). Plus la résolution du capteur est élevée, plus on pourra voir de petits objets. Évidemment, cette résolution spatiale est fonction de la technologie utilisée et de l’altitude de vol du satellite.

Image Ikonos, Ville de Montréal (Îles Ste-Hélène et Notre-Dame).

Figure 5: Extrait d’une image Ikonos, Ville de Montréal (Îles Ste-Hélène et Notre-Dame).

La résolution spatiale est de 4m. L’image complète couvre 13km par 13km (169km²).

Par le fait même, plus le capteur regarde les choses de près, plus la superficie couverte par l’image est petite. C’est comme avoir le nez collé sur le sujet et qu’on ne voit pas ce qui se passe autour. À l’inverse, certains capteurs peuvent couvrir une province complète avec une seule image. Le niveau de détails sera toutefois plus grossier.

Image AQUA-MODIS, Est du Québec

Figure 6: Extrait d’une image AQUA-MODIS, Est du Québec. L’encart montre un zoom sur l’île de Montréal.

La résolution spatiale est de 250m et l’image couvre plus de 500 000km².

Les micro-ondes, comme les ondes radar, sont aussi utilisées en télédétection. Elles font aussi partie du spectre électromagnétique mais ces ondes ont des longueurs qui vont du centimètre jusqu’au kilomètre et elles ne sont pas émises par le soleil. Un capteur de télédétection micro-ondes est appelé actif car il émet lui-même un champ électromagnétique et capte la quantité d’énergie qui est retournée par la surface de la terre. Comme un radar de police! Cette technique est très utile car ces longues ondes traversent les nuages et permettent d’imager des zones sous toutes conditions climatiques et même la nuit!

Comme le capteur mesure l’information dans une seule bande, l’image créée sera affichée en tons de gris. Mais une image radar a une apparence particulière car un objet au sol ne retourne pas cette onde comme il retourne la lumière. Ce sont entre autres l’humidité et la rugosité de la cible qui déterminent la quantité d’énergie réfléchie. L’interprétation d’une image radar demande donc une certaine expérience.

Image RADARSAT du centre-ville de Montréal

Figure 7: Extrait d’une image RADARSAT du centre-ville de Montréal. L’eau et les routes (surfaces lisses) ressortent en noir alors que les bâtiments imposants et les ponts ressortent en blanc (l’énergie émise ricoche sur ces structures et retourne au capteur).