Les satellites

En cinquante ans d’histoire spatiale, plusieurs milliers de satellites artificiels ont été lancés et mis en orbite autour de la Terre. Environ trois cents d’entre eux sont actuellement fonctionnels à diverses altitudes. Beaucoup sont utilisés pour les télécommunications, d’autres permettent une observation de notre planète.

Image extraite du CD-rom Images satellitales co-produit et diffusé par JEULIN.

Les satellites embarquent divers instruments de mesure : radiomètres, capteurs de température, appareils pouvant mesurer la hauteur des reliefs, la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère.

Grâce aux radiomètres, ils peuvent mesurer la lumière réfléchie par la surface terrestre dans plusieurs domaines de longueurs d’ondes.

Le radiomètre

Image extraite du CD-rom Images satellitales co-produit et diffusé par JEULIN.

Les radiomètres embarqués à bord des satellites sont des appareils très complexes. Au laboratoire, on peut utiliser des petits appareils qui permettent de mesurer l’intensité du rayonnement réfléchi ou émis par un objet (sable sec, sable humide, végétaux, eau) disposé sous le radiomètre. La mesure peut être répétée en interposant des filtres (vert, rouge, infrarouge, ...) entre l’objet et le radiomètre. Il devient alors possible d’identifier un objet correspondant à une partie de l’image satellitale par comparaison avec les valeurs mesurées en laboratoire. Par exemple, si les valeurs d’une partie de l’image satellitale dans les 3 canaux correspondent aux valeurs enregistrées en laboratoire pour du sable humide, on pourra dire que cette portion de l’image satellitale correspond à une plage. Une vérification sur le terrain reste cependant indispensable.

Les images satellitales : intérêt

Les satellites sont surtout utilisés pour les télécommunications et l’observation de notre planète.

• Prévisions météorologiques : une perturbation sur l’Europe occidentale le 3 février 1994 à 18 h (image METEOSAT)
  
  Image extraite du Serveur Planet-Terre, Groupe Technique Disciplinaire S.V.T.
• Mesures mensuelles (octobre) de la quantité d’ozone réalisées par le satellite Nimbus 7 entre 1979 et 1992.
  TOMS : capteur Total Ozone Mapping Spectrometer
  DU : Dobson Unit
  
  
  Image extraite du Serveur Planet-Terre, Groupe Technique Disciplinaire S.V.T.
• La surveillance de l’hydrosphère : lors du naufrage de l’ERIKA le 12 décembre 1999, grâce aux images satellitales, on a pu établir des simulations des trajectoires de polluant émis à partir du lieu de naufrage du pétrolier.
  Simulation des trajectoires de polluant émis à partir d’un point de latitude 46°98 et de longitude -2°92, le 24/12/99 à 12h00 UTC :
  
  Image extraite du Serveur Planet-Terre, Groupe Technique Disciplinaire S.V.T.
• La surveillance de la biosphère :
  L’image SPOT de Bourges du 12 juin 1989 (en haut à gauche) permet, après vérification sur le terrain de reconstituer le parcellaire agricole de cette région (en bas à droite).
  
   
  Image extraite du CD-rom Images satellitales co-produit et diffusé par JEULIN.

L’évolution du Wyperfeld National Park en Australie :
Ces images présentent l’évolution de cette forêt, dans la province de Victoria, dans le sud-est de l’Australie. De nombreux incendies se déclarent dans le parc chaque année.

Image prise le 14 juin 1975 par la satellite Landsat 2.	De grands incendies ont dévasté le parc en 1981, 1983 et 1985. Cette image indique bien les zones brûlées par comparaison avec la première.	Sur cette image du 7 juin 1999, la majeure partie des zones détruites au cours des incendies successifs est reconstituée.

Images extraites du Serveur Planet-Terre, Groupe Technique Disciplinaire S.V.T.

Les images satellitales : l’exemple de l’image du 30 avril 1986 de l’île d’Oléron obtenue par le satellite Spot.

La dernière image apparaît comme formée de points colorés appelés pixels. Chaque pixel correspond à un carré de terrain de 20 m par 20 m.

Principe de traitement des images

• Le satellite dispose de trois radiomètres équipés chacun d’un filtre différent. Le premier est équipé d’un filtre vert, le deuxième d’un filtre rouge et le troisième d’un filtre infrarouge.

• Prenons par exemple le radiomètre équipé d’un filtre vert. Pour chaque carré de terrain de 20 m par 20 m, il ne mesure que l’intensité lumineuse (= luminance) émise dans le vert par cette parcelle de terrain. Cette mesure est traduite en une valeur comprise entre 0 et 255. Toutes les valeurs de luminance mesurées par les trois radiomètres sont transmises à des stations de réception au sol.

• Voici les valeurs transmises par le satellite pour la portion de l’image du 30 avril 1986 d’Oléron dans le canal vert :

• Ces valeurs sont traduites par l’ordinateur sous forme d’une image en 256 niveaux de gris :

Image extraite du CD-rom Images satellitales co-produit et diffusé par JEULIN.

• Le même principe est appliqué aux 2 autres radiomètres si bien qu’on obtient 3 images en 256 niveaux de gris correspondant aux 3 canaux.

La composition colorée est obtenue par synthèse additive des résultats obtenus grâce aux 3 filtres :

Filtre vert	Restitution en bleu
Filtre rouge	Restitution en vert	Composition colorée
Filtre infrarouge	Restitution en rouge

Voici, pour l’image d’Oléron du 30 avril 1986, les 3 images correspondant aux 3 canaux (vert, rouge et infrarouge) ainsi que la composition colorée obtenue par synthèse additive :

Filtre vert	Filtre rouge	Filtre infrarouge
Restitution en bleu	Restitution en vert	Restitution en rouge
	Composition colorée