Télédétection du manteau neigeux et modélisation de la contribution des eaux de fonte des neiges aux débits des oueds du haut atlas de Marrakech

I.1.3 Orbitographie

L'orbite d'un satellite est choisie en fonction de la capacité des capteurs qu'il transporte et des objectifs de sa mission. Le choix d'une orbite est déterminé par l'altitude (la hauteur du satellite au-dessus de la surface de la Terre), l'orientation et la rotation du satellite par rapport à la Terre.

Certaines plates-formes spatiales suivent une orbite allant pratiquement du Nord au Sud ou vice-versa (c'est le cas des satellites dont il est question par la suite). Ce type d'orbite est appelé orbite quasi polaire à cause de l'inclinaison de l'orbite par rapport à une ligne passant par les pôles Nord et Sud de la Terre ( Figure ýI ). La plupart des satellites sur orbite quasi polaire ont aussi une orbite héliosynchrone, de cette façon, ils observent toujours chaque région du globe à la même heure locale solaire. Pour une latitude donnée, la position du soleil dans le ciel au moment où le satellite survole une certaine région au cours d'une saison donnée sera donc toujours la même

Figure ýI- : Orbite quasi polaire ((c)CCRS/ CCT)

Lorsqu'un satellite est en orbite autour de la Terre, le capteur "observe" une certaine partie de la surface. Cette surface porte le nom de couloir couvert ou fauchée ( Figure ýI ). Les capteurs sur plate-forme spatiale ont une fauchée dont la largeur varie généralement entre une dizaine et une centaine de kilomètres. Pour les satellites à orbite quasi polaire, le satellite se déplace selon une trajectoire Nord-Sud. Cependant, vue de la Terre, la trajectoire du satellite semble avoir une composante vers l'Ouest à cause de la rotation de la Terre. Ce mouvement apparent du satellite permet à la fauchée du capteur d'observer une nouvelle région à chacun des passages consécutifs du satellite. L'orbite du satellite et la rotation de la Terre travaillent donc de concert, permettant une couverture complète de la surface de la planète après un cycle orbital complet.

Figure ýI- : Fauchée d'un capteur ((c)CCRS/ CCT)

I.1.4 Traitement des images satellites

I.1.4.1 Pré-traitement

Afin qu'une image brute soit utilisable, il est nécessaire d'appliquer des opérations de pré-traitement, parfois appelées restauration et rectification d'image, pour corriger les distorsions géométriques et radiométriques des plates-formes et capteurs spécifiques.

Les distorsions géométriques ( Figure ýI ) peuvent être dues à différents facteurs, notamment la perspective des capteurs optiques, le mouvement du système de balayage, le mouvement de la plate-forme, l'altitude, l'orientation et la vitesse de la plate-forme, le relief du terrain, la courbure et la rotation de la Terre. Les corrections géométriques sont appliquées pour compenser ces distorsions afin que la représentation géométrique de l'imagerie soit aussi proche que possible de la réalité. Plusieurs de ces variations sont systématiques ou prévisibles, et on peut en tenir compte par une modélisation précise du mouvement de la plate-forme et du capteur, et par la relation géométrique entre la plate-forme et la Terre. D'autres erreurs non systématiques, ou aléatoires, ne peuvent pas être modélisées de cette manière et on doit effectuer la correspondance géométrique de l'imagerie à un système connu de coordonnées au sol.

Figure ýI-: Exemple de distorsions géométriques (A : image non corrigée ;B : image corrigée et B, .B4 points de contrôle) ( http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/).

Les corrections géométriques d'une image consistent à identifier les coordonnées de l'image (ligne et colonne) de plusieurs points clairement distincts, appelés points de contrôle au sol (PCS), sur l'image à corriger et à les faire correspondre à leur véritable position en coordonnées au sol (par exemple en latitude et longitude). On peut également utiliser une image déjà corrigée géométriquement (image de référence) en lieu et place des points de contrôle au sol, en sélectionnant des points remarquables et facilement détectables (croisement de routes, de rivières, etc) pour les faire correspondre avec des points de l'image à corriger. Cette méthode est une rectification « image à image » ( http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/).

Le nombre de points de contrôle dont on a besoin dépend de l'ampleur des déformations de l'image à corriger et de la complexité du modèle de transformation que l'on désire appliquer. Les transformations polynomiales sont les plus couramment utilisées.

Les corrections radiométriques peuvent être nécessaires à cause des variations dans l'illumination et dans la géométrie de visée d'une scène, des conditions atmosphériques, du bruit et de la réponse du capteur. Chacun de ces facteurs variera selon le capteur et la plate-forme utilisés, et selon les conditions d'acquisition des données. Trois étapes sont nécessaires pour pouvoir disposer de données de réflectance au sol: étalonnage, calcul de la réflectance au sommet de l'atmosphère (TOA: Top of Atmosphere) et corrections atmosphériques. Diverses méthodes de corrections atmosphériques peuvent être appliquées, allant de modèles très détaillés des conditions atmosphériques durant l'acquisition des données, jusqu'à un simple calcul basé seulement sur les données de l'image ( http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/).