La télédétection : Qu’est-ce que c’est et comment l’utilise-t-on ?
Cet article traite de la télédétection et de ses applications. Nous expliquerons la différence entre la télédétection active et la télédétection passive, et nous aborderons les différentes technologies et plates-formes utilisées pour la télédétection. Enfin, nous examinerons les développements récents et futurs de la télédétection.
Qu’est-ce que la télédétection ?
La télédétection consiste à obtenir des informations sur des objets ou des surfaces à distance. En tant que discipline et science géospatiale, la télédétection s’intéresse à la détection et à la surveillance des caractéristiques physiques d’une zone sans contact physique. Pour ce faire, on utilise la technologie de la télédétection, qui consiste à prélever des rayonnements électromagnétiques de la Terre à l’aide d’avions et de capteurs basés sur des satellites.
La télédétection en tant que discipline existe depuis 1800, lorsque les premiers relevés aériens ont été effectués à l’aide de montgolfières, de pigeons et de cerfs-volants équipés des premiers appareils photo à pellicule. Dès les années 1900, des avions ont été utilisés pour la photographie aérienne, tandis que la technologie des satellites pour la télédétection a été utilisée pour la première fois en 1957. Le nombre de satellites d’observation de la Terre a augmenté rapidement au cours des dernières décennies : en 2008, il y en avait plus de 150 en orbite, mais en 2021, ce nombre atteindra 950. Les nouvelles technologies, telles que les drones et la robotique, complètent les plateformes de télédétection existantes.
Le terme « télédétection » a été conçu par Evelyn Pruitt, géographe à l’Office américain de la recherche navale, avec un collègue nommé Walter Bailey. Au début des années 1960, de nouveaux développements dans le domaine du traitement des images satellitaires lui ont fait prendre conscience que le terme « photographie aérienne » ne convenait pas pour décrire les flux de données générés par les nouvelles technologies. Un nouveau terme a donc été proposé.
La télédétection a changé la façon dont les scientifiques étudient la planète et elle est utilisée dans différents secteurs, notamment l’agriculture, l’urbanisme, la surveillance du climat, etc. La qualité des données de télédétection est mesurée en fonction de différents types de résolution, notamment la résolution spatiale, la résolution spectrale, la résolution radiométrique et la résolution temporelle.
Types de télédétection
Télédétection passive
Télédétection active
Applications de la télédétection
La télédétection est utilisée dans de nombreux domaines, notamment les prévisions météorologiques, la cartographie des forêts, ainsi que les applications côtières et océaniques. Nous aborderons ci-dessous quelques-unes des applications les plus populaires de la télédétection aujourd’hui et décrirons les avantages de la télédétection pour chacune d’entre elles :
Agriculture et gestion des ressources
L’agriculture est un cas d’utilisation populaire de la télédétection, car elle permet aux agriculteurs de surveiller la santé et la vigueur de leurs cultures, afin qu’ils puissent prendre des mesures lorsqu’une irrigation plus importante est nécessaire, par exemple. Tout cela est possible grâce aux capteurs multispectraux qui captent la lumière réfléchie par les plantes et les cultures. Les capteurs multispectraux sont des exemples de capteurs passifs qui capturent des données d’image dans des gammes de longueurs d’onde spécifiques du spectre électromagnétique. L’exemple le plus courant d’images multispectrales est l’image couleur RVB conventionnelle, qui contient trois plans d’image spectraux.
Pour les zones plus étendues, la télédétection est utilisée pour la gestion des ressources naturelles afin d’acquérir des données sur l’état de ces ressources dans le but de les protéger ou d’évaluer l’impact d’une politique ou d’un changement (naturel). La télédétection est utilisée dans ce contexte pour surveiller l’occupation des sols, la végétation, le sol et la géologie. Par exemple, les satellites d’observation de la Terre du programme Landsat ou du satellite IKONOS capturent des images de différentes longueurs d’onde pour divers cas d’utilisation, notamment l’occupation des sols, la détection de la végétation envahissante, l’estimation de l’humidité du sol à grande échelle pour la modélisation de l’interaction entre la terre et l’atmosphère en vue de la modélisation météorologique et climatique. En sciences géologiques, la télédétection est utilisée comme méthode d’acquisition de données complémentaire à l’observation sur le terrain pour cartographier les caractéristiques géologiques.
Surveillance de l’environnement
La télédétection joue un rôle important dans la surveillance de l’environnement, car les satellites permettent de capturer fréquemment des images de vastes zones. Il est ainsi plus facile de surveiller et de détecter les changements dans l’environnement, de caractériser et de décrire l’état de l’environnement en vue de l’évaluation des incidences sur l’environnement. Souvent, ces changements sont le résultat d’actions humaines néfastes. Par exemple, la télédétection permet de localiser et de surveiller les marées noires, de fournir des données sur la qualité de l’air pour combler les lacunes spatiales des ressources de surveillance au sol, et de surveiller la déforestation de la forêt tropicale au fil du temps. L’imagerie satellitaire permet également d’indiquer de nombreux paramètres de qualité de l’eau, notamment Profondeur de SecchiMesure de la clarté de l’eau.
La surveillance de l’environnement par télédétection est également utilisée pour les activités humaines qui ont un impact sur l’environnement, telles que les projets de construction civile comme les autoroutes, les chemins de fer et les lignes de transmission électrique. L’imagerie satellitaire permet d’estimer les effets de ces changements sur l’environnement, par exemple en créant de multiples scénarios d’aménagement du territoire qui peuvent être testés et simulés à l’aide de la technologie SIG.
Urbanisme et développement
Les urbanistes s’appuient sur les données de télédétection pour la surveillance, la planification et le développement. Les données aériennes et satellitaires de vastes zones montrent où les nouveaux plans de développement urbain peuvent être réalisés et comment ils peuvent avoir un impact sur l’environnement naturel. Les données de télédétection permettent également de suivre l’évolution des nouvelles constructions, de montrer les progrès réalisés au fil du temps et de surveiller l’utilisation des sols à l’intérieur des zones urbaines. Les données de télédétection étant saisies régulièrement, elles fournissent aux urbanistes les dernières données disponibles, de sorte qu’ils peuvent fonder leurs plans sur des informations actuelles et précises de l’environnement.
Technologies et plateformes utilisées
Il existe différentes plates-formes qui transportent une multitude de capteurs à distance pour capter le rayonnement électromagnétique de la Terre :
● Les satellites: Les satellites de télédétection terrestre sont conçus pour l’observation de la Terre (EO) à partir d’une orbite, généralement à une altitude supérieure à 500 ou 600 kilomètres.
● Capteurs aériens: les fournisseurs commerciaux utilisent des plateformes aériennes habitées pour capturer des images aériennes et des données LiDAR depuis les airs.
● Drones: les véhicules aériens sans pilote (UAV) volent de manière autonome et capturent à la fois le LiDAR et l’imagerie depuis les airs.
Avantages et limites de la télédétection
La télédétection présente certains avantages et inconvénients :
Avantages
- Les satellites d’observation de la Terre couvrent une vaste zone et ont des taux d’acquisition fréquents (également appelés temps de revisite) : par exemple, une seule scène Landsat couvre une zone de 115×115 miles, tandis que le satellite Landsat 7 couvre l’ensemble des terres émergées de la Terre tous les 16 jours.
- La collecte de données s’effectue de manière non intrusive à l’aide de capteurs situés à une grande distance de la Terre ;
- Collecte de données dans des zones difficiles d’accès, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de se rendre dans la zone d’intérêt avec des équipes de géomètres ;
- La télédétection réduit le besoin d’acquisition de données au sol, comme l’arpentage ;
Limites et défis
- Les conditions atmosphériques telles que la brume, les nuages ou les aérosols peuvent déformer ou obscurcir les images de télédétection.
- L’angle du soleil peut créer des ombres et des distorsions dans les données de télédétection, ce qui limite l’interprétation des données.
- L’acquisition et le traitement de la télédétection ont un coût élevé et nécessitent un personnel qualifié. Pour les zones plus petites, d’autres méthodes d’acquisition de données peuvent s’avérer plus économiques, telles que l’imagerie par drone et/ou le balayage laser.
- Même en cas de visites fréquentes, il est possible que les données de télédétection ne soient pas disponibles pour une zone géographique à un moment précis. Cela signifie que les données de télédétection peuvent avoir une utilité limitée pour un cas d’utilisation spécifique.
Perspectives d’avenir de la télédétection
À l’avenir, les plates-formes et les capteurs de télédétection seront encore plus miniaturisés. De nombreux fournisseurs commerciaux d’images de la Terre utilisent déjà des flottes de « petits satellites », également appelés nanosatellites ou satellites miniaturisés, qui pèsent souvent moins de 10 kg chacun. Le développement et le lancement de ces petits satellites coûtent beaucoup moins cher que ceux des satellites traditionnels, ce qui explique qu’il y en ait autant en orbite simultanément. Des satellites plus petits ont un impact significatif sur la consommation de carburant, la durée de vie de la mission et la conception du satellite.
Dans le même temps, les instruments de télédétection transportés par ces satellites deviennent également plus petits, sans pour autant compromettre le potentiel et la qualité des données. Il en résulte de nouvelles plates-formes pour le déploiement de petits capteurs à distance, notamment des drones, des véhicules sous-marins sans pilote, des pseudo-satellites à haute altitude, etc.
Le résultat de ces processus de miniaturisation est la capture et l’analyse de quantités toujours plus importantes de données spatiales, y compris des images photogrammétriques et des nuages de points en 3D. Par exemple, la nouvelle technologie LiDAR à photon unique, plus petite, est utilisée pour des programmes de cartographie aérienne à très grande échelle qui capturent des images aériennes et des données de nuages de points de pays ou de continents entiers. Il est ainsi plus facile d’analyser les changements environnementaux sur des zones plus vastes, car il existe un seul ensemble de données au lieu de plusieurs ensembles de données à petite échelle ou incomplets.
Les progrès de l’intelligence artificielle (IA) auront un impact significatif sur la manière dont les données de télédétection sont traitées et analysées. De grandes quantités de données d’imagerie et de nuages de points peuvent être utilisées comme données d’entrée pour les modèles d’apprentissage profond afin d’automatiser la détection, la reconnaissance et l’extraction des caractéristiques. Les « pipelines de données » automatisent le processus de transformation des données d’observation de la terre en informations utilisables par les analystes, les chercheurs, les responsables de l’aménagement du territoire et d’autres parties prenantes.
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Questions fréquemment posées
Qu'est-ce que la télédétection ?
La télédétection consiste à obtenir des informations sur des objets ou des surfaces à distance et sans contact physique. Pour ce faire, des aéronefs et des capteurs satellitaires prélèvent des radiations électromagnétiques de la Terre.
Qui a inventé la télédétection ?
Le terme « télédétection » a été conçu par Evelyn Pruitt, géographe à l’Office américain de la recherche navale, avec un collègue nommé Walter Bailey au début des années 1960.
Quels sont les avantages de la télédétection ?
La télédétection permet la collecte systématique de données sur de vastes zones géographiques sans être gênante. Cette large couverture permet aux scientifiques d’étudier les changements et les modèles environnementaux à grande échelle, tels que les prévisions météorologiques ou la pollution de l’environnement.
Quelle est l'utilisation la plus courante de la télédétection ?
L’utilisation la plus courante de la télédétection est la surveillance de l’environnement. Il s’agit notamment d’analyser et de surveiller les changements à grande échelle de l’environnement, tels que la déforestation, l’urbanisation et l’agriculture.
