Portée de la télédétection et avant-propos

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Projet NORTHSENSE - Module d'introduction

  1. Introduction
  2. Les étapes de la télédétection
    1. Le rayonnement électromagnétique

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De par l’évolution même de la télédétection et ses applications à travers l’histoire, ce domaine a été défini à plusieurs reprises. La définition la plus complète englobe l’ensemble du processus de la télédétection tel que présenté dans la section des Étapes de la télédétection qui constitue la table des matières de ce cours d’introduction à la télédétection.

« La télédétection est la discipline scientifique qui regroupe l’ensemble des connaissances et des techniques utilisées pour l’observation, l’analyse, l’interprétation et la gestion de l’environnement à partir de mesures et d’images obtenues à l’aide de plates-formes aéroportées, spatiales, terrestres ou marines. Comme son nom l’indique, elle suppose l’acquisition d’information à distance, sans contact direct avec l’objet détecté. » (Bonn et Rochon, 1992)

« Ensemble des connaissances et techniques utilisées pour déterminer, au moyen de mesures effectuées à distance, les caractéristiques physiques et biologiques des phénomènes. La télédétection s’effectue principalement au moyen d’équipements embarqués dans des satellites [artificiels] ou des avions. Elle exploite généralement des technologies associées au radar, et parfois à la photographie, même si cette dernière méthode est de moins en moins utilisée. On utilise la télédétection dans des domaines très variés allant de la surveillance militaire à la météorologie, en passant par la prospection géophysique et la protection de l’environnement.» (OQLF, 2006)

« Le mot télédétection est un terme simple qui peut être appliqué à toutes les technologies permettant de voir quelque chose d’une certaine distance. Dans le contexte de la compréhension de la Terre, la télédétection signifie l’observation de la Terre depuis les airs, c’est-à-dire à partir d’un avion ou de satellites positionnés dans l’espace. […] La technologie actuelle permet aux satellites de transporter une variété d’instruments, incluant des appareils photographiques [des capteurs optiques] et des capteurs numériques. Il y a des douzaines de satellites de télédétection en orbite ayant une grande capacité pour une meilleure connaissance de la surface de la Terre. » (Johnston, 2006)

Le terme anglais remote sensing [télédétection] a été utilisé pour la première fois dans les années 1960 par la scientifique Evelyn Pruitt qui travaillait à l’époque pour le U.S. Navy’s Office of Naval Research (un bureau de recherche des forces navales américaines). Dans son sens le plus large, la télédétection signifie littéralement la reconnaissance à distance (Colwell, 1966). Le terme aerial photography (photographie aérienne) ne convenait tout simplement plus aux diverses formes d’imagerie qui avaient récemment commencé à inclure des régions du rayonnement électromagnétique en dehors de la région visible du spectre (notamment grâce à l’avènement, dans le monde civil, d’instruments mesurant désormais les régions de l’infrarouge et des micro-ondes). Les capacités spectrales fournies par les nouveaux instruments de mesure [1] dépassaient celles permises par la photographie classique (d’abord associée à la naissance de la télédétection) dont l’usage du terme devenait obsolète, et [2] représenta un des moments marquants de l’histoire de la télédétection (Campbell*, 2007).

Les grandes lignes de la télédétection moderne ont été définies au cours de la même période par la méthodologie avancée et systématique du scientifique Robert Colwell lors de ses travaux de recherche appliqués à l’agriculture (Campbell*, 2007 ; Toler et al., 1981). La photographie infrarouge, dont l’utilisation avait d’abord prévalu pour ses applications militaires pendant la seconde guerre mondiale, a ensuite été reprise par Colwell à une tout autre fin. Colwell a décomposé les caractéristiques spectrales fournies par la photographie (infrarouge et en couleur) dans le but de détecter divers types de cultures céréalières (blé, avoine, orge, seigle), identifier les zones infectées par la rouille noire et le virus du nanisme jaune de l’orge, l’intensité de la maladie, et ainsi, permettre la mise en place de mesures de lutte efficaces pour enrayer ce fléau qui était alors d’importance alimentaire et économique (Colwell, 1956). Les travaux pionniers de Colwell représentent une seule des nombreuses applications de la télédétection moderne (figure 1).

FIGURE 1. Cette partie des travaux de recherche de Colwell appliqués à l’agriculture permet l’identification visuelle des zones saines et des zones infectées par la rouille noire dans les cultures d’avoine et de blé grâce à la photographie aérienne. [à gauche] Ces images photographiques sont issues de pellicules en noir et blanc sensibles soit aux couleurs du rayonnement visible (couleur n/b) ou du rayonnement infrarouge (infrarouge n/b), soit d’une pellicule en couleur (couleur), toutes ayant été utilisées le même jour lors d’un vol à 610 m d’altitude. Des exemples clairs d’infection par la maladie sont indiqués en pourcentage pour chaque type de culture. L’image couleur montre différentiellement la maladie pour l’avoine (en jaune clair) et le blé (en rouge foncé), l’image couleur n/b expose moins bien la maladie par manque de contraste (tons de gris), mais, l’image infrarouge n/b montre la maladie également pour l’avoine et le blé (en teinte foncée) et les zones saines (teinte claire) de manière contrastée. [à droite] Une partie des caractéristiques spectrales met en évidence le comportement du rayonnement électromagnétique selon le type de culture (réflectance) et de pellicule (sensibilité), de même que l’influence de l’atmosphère (diffusionProcessus par lequel une onde ou un faisceau de particules est diffusé ou dévié par suite de collisions avec les particules du milieu qu'il traverse. ) avant d’interagir avec la cible (cultures). À l’avant-garde dans le domaine de la télédétection, les travaux de Colwell ont démontré l’intérêt d’utiliser le rayonnement infrarouge afin de suivre l’état de santé de la végétation. Adapté de Colwell (1956).

La figure 1 laisse aussi entrevoir, d’un côté, le but de la télédétection dans le contexte de l’observation de la Terre. Aujourd’hui, il consiste généralement à extraire les informations liées à une application d’intérêt à partir d’une image ayant été prise à distance de la surface terrestre grâce à l’ensemble des étapes de la télédétection. D’un autre côté, elle illustre l’utilité, la pertinence et l’importance de la télédétection moderne, ici dans la gestion des maladies de certaines cultures agricoles céréalières alors qu’elle n’en était qu’à ses premiers balbutiements.

La télédétection moderne, effectivement, « intègre les développements [les] plus récents de la recherche spatiale, de la physique et de l’informatique pour constituer aujourd’hui un outil des plus puissants et des plus flexibles pour la gestion du milieu, la planification et le développement économique » qui intègre aussi bien la haute technologie que les sciences de l’environnement, et constitue une priorité nationale et internationale (Bonn et Rochon, 1992). L’ampleur des applications de la télédétection démontre bien son caractère universel. En observation de la Terre, elle peut s’appliquer à la gestion des problématiques socio-économiques de notre ère qui peuvent être modulées par les changements globaux de l’environnement, telles que qualité de l’eau et de l’air, agriculture et alimentation, épidémiologie et santé publique, climat, catastrophes, conservation et patrimoine, milieux urbains, énergies, télécommunications et navigation (ACSP, 2015 ; UVED, 2006). Il n’y a qu’à regarder les missions satellitaires des agences spatiales impliquées en observation de la Terre pour prendre conscience des efforts réalisés par plusieurs pays développés et émergents du monde (ESA, 2016).

Quoique l’ampleur des applications de la télédétection puisse être considérée comme étant innombrable, le survol en est facilité par l’approche thématique utilisée par la plupart des auteurs, et elle sera également employée dans le cadre de ce cours. Certains dressent plus une liste exhaustive d’applications possibles (GISGEO, 2016) qu’il n’y consacrent un (CCCOT, 2008) ou plusieurs chapitres avec divers niveaux de complexité (ASC, 2016 ; BELSPO, 2016 ; Campbell*, 2007 ; Desjardins, 2000 ; Dubois et al., 1993, 2000 ; Jensen, 2000 ; de Joinville, 2011a,b,c ; Larousse, 1971, 2003, 2016a,b,c ; Leroy, 2004 ; Liew, 1997 ; NASA, 2016a,b ; RNCAN, 2013 ; UVED, 2008). D’autres offrent un ouvrage entier destiné à une application thématique particulière (Butler et al., 1992 ; Dubois et al., 1995, 1997 ; Lafrance et Dubois, 1990 ; Meaden et Kapetsky, 1991 ; ONF, 2011a,b) ou à l’ensemble des applications en observation de la Terre de manière très vulgarisée et accessible au grand public (Johnston, 2006), ou au contraire, très pointue mais plus complète (Bonn, 1996).

Ce module d’introduction aux concepts de base de la télédétection constitue une entrée en la matière vulgarisée pour le débutant, et un outil, qui tout en priorisant la langue française, accroît le niveau de complexité pas à pas en incorporant diverses sources d’information. Les ouvrages d’introduction en télédétection sont en réalité peu nombreux ou peu accessibles en français, et le domaine est si vaste (étapes, concepts, technologies, applications, thématiques) que certains ouvrages élaborent un seul ou certains aspects plutôt que d’aborder la télédétection dans son entièreté (Bonn, 1996 ; Bonn et Rochon, 1992 ; Caloz et Collet, 2001 ; Campbell*, 2007 ; Desjardins, 2000 ; Dubois et al., 1993, 1995, 1997, 2000 ; Jensen, 2000, 2005 ; Lafrance et Dubois, 1990 ; Provencher et Dubois, 2007). Ce module est donc, aussi, une interface didactique vouée à faciliter l’accès aux sources répertoriées à la fin de chaque section, et ce, en mettant un accent particulier sur les ressources en ligne disponibles en langue française. Tout en gardant en tête que les ouvrages spécialisés susmentionnés sont d’excellentes sources pour en apprendre davantage sur la télédétection, le lecteur est donc fortement encouragé à d’abord parcourir et à consulter les hyperliens qui sont fournis avec chaque fiche de ce module d’introduction. Une fois les concepts de base du premier module acquis, l’intéressé pourra donc parcourir les 5 modules d’applications thématiques, et aspirer à parcourir les ouvrages n’ayant pu être couverts dans le cadre de ce cours. Le retour du lecteur et les collaborations futures sont les bienvenus. Bonne lecture à tous !

REFERENCES

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