Les capteurs et plateformes

Les plates-formes de télédétection, des véhicules porteurs que certains nomment vecteurs, sont conçues pour porter les instruments qui captent et enregistrent le RÉM visant la cible (Desjardins, 2000 ; Larousse, 1971 ; Provencher et Dubois, 2007 ; Taillefer, 1982). À travers l’évolution des technologies et de l’expérience acquise dans les domaines (p. ex. en observation de la Terre, en météorologie et en communications), plusieurs types de capteurs et de plates-formes ont été créés pour répondre le mieux possible aux applications ciblées (p. ex. le suivi de la santé des végétaux en zones forestière et agricole, l’étude de la productivité des océans, la localisation de zones inondées, l’étude du réseau routier). Les capacités des différentes plates-formes et capteurs amènent donc des particularités inhérentes aux images acquises.

De nos jours, les plates-formes sont le plus souvent spatiales, notamment avec des satellites ayant la capacité de porter plusieurs capteurs à la fois [étape 3]. C’est le cas, à titre d’exemple, du satellite Terra qui porte, entre autres, un capteur dans les régions du visible et de l’infrarouge du spectre électromagnétique, un capteur pour l’étude du rayonnement thermique, ainsi qu’un capteur pour l’étude des nuages (Johnston, 2006). Les plates-formes aériennes, surtout les avions en vol, ont toutefois précédé l’utilisation des satellites (voire, des navettes spatiales) dans l’histoire de la télédétection moderne (Desjardins, 2000 ; de Joinville, 2011a ; Meaden et Kapetsky, 1991). Des plates-formes alternatives peuvent aussi être utilisées en complément d’autres données, typiquement pour améliorer leur calibration. Des exemples de plates-formes terrestres incluent des bras télescopiques montés sur des véhicules, de même que des bâtiments de grande taille (Bonn et Rochon, 1992 ; CCCOT, 2008), alors que les plates-formes marines consistent en des bateaux, des bouées et des sous-marins (Butler et al., 1992).

Un grand nombre de capteurs se situent dans la catégorie des capteurs passifs [étape 2a]. Dépendamment du type de rayons mesurés, ces appareils captent les rayons solaires réfléchis par la cible ou ceux qu’elle émet. Cette relation ou dépendance au soleil fournit donc aux capteurs passifs la capacité d’observer des phénomènes sur une importante portion du spectre – dans le visible et le non visible – lorsqu’ils mesurent plusieurs intervalles ou bandes spectrales (CCCOT, 2008 ; OQLF, 2004a ; Paul, 1982 ; RNCAN, 2015). À l’opposé, la catégorie des capteurs actifs [étape 2b] représente des appareils autonomes en ce sens qu’ils émettent eux-mêmes des rayons (sans nécessiter le rayonnement solaire du jour), toutefois, pour une ou quelques bandes spectrales étroites ou monochromatiques, et dont la rétrodiffusion ou réponse est interceptée après que la cible ait réfléchi les rayons (CCCOT, 2008 ; CTB, 1984 ; Desjardins, 2000 ; de Joinville, 2011a ; Leroy, 2004 ; OQLF, 2004b ; RNCAN, 2015). Cette sorte d’écho ou de reconnaissance permet même à une sous-catégorie particulière d’appareils d’amener la cible à émettre une réponse différente lorsqu’elle réagit par fluorescence (Butler et al., 1992 ; OQLF, 1990, 1993). L’exemple typique de capteur actif est celui du radar (de l’abréviation anglaise radio detection and ranging) qui utilise l’émission et la détection des micro-ondes, des ondes situées en bordure de la région des ondes radio. Ce sont les applications militaires, en fait, qui ont d’abord façonné l’utilisation des radars de même que le déploiement des procédés à imagerie radar couramment employés en télédétection (Campbell*, 2007 ; Desjardins, 2000 ; Jensen, 2000). Aujourd’hui, cependant, les radars servent non seulement à percevoir le relief et identifier la position et la forme des objets à la surface terrestre ou marine (sans être affectés par les mauvaises conditions météorologiques en général), mais aussi, à suivre les masses nuageuses dans l’atmosphère. Plus récemment, une technologie similaire mais suivant l’émission et la détection d’autres régions du spectre à partir d’un laser (pour l’observation de la Terre, il peut s’agir de l’ultraviolet, du visible et de l’infrarouge) a aussi vu le jour sous le nom de lidar, de l’abréviation anglaise light detection and ranging (Larousse, 2016a; Leroy, 2004 ; OQLF, 1992, 2004c, 2009). En plus de son utilité en astronomie, le lidar peut servir à suivre les masses nuageuses atmosphériques et aérosols, la canopée forestière, la profondeur de l’eau et les déversements d’hydrocarbures (ASC, 2016a,b ; Butler et al., 1992 ; CCCOT, 2008 ; CNES, 2016 ; Cuesta et al., 2010 ; NASA, 2016a,b ; OMM, 2011). Ainsi, en dépit de la popularité des capteurs passifs, les deux catégories de capteurs se caractérisent différemment et apportent des informations complémentaires, améliorant toutes deux les capacités de la télédétection.

Les plates-formes de télédétection (terrestres, marines, aériennes et spatiales) ont des caractéristiques inhérentes à leur nature (BELSPO, 2016 ; Butler et al., 1992 ; CCCOT, 2008 ; Desjardins, 2000 ; Liew, 1997 ; Meaden et Kapetsky, 1991). Aujourd’hui, les plates-formes les plus utilisées sont toutefois représentées par les satellites. Évidemment, de leur conception jusqu’au traitement et à l’interprétation des images issues de(s) capteur(s), plusieurs concepts doivent être maîtrisés finement. Par exemple, l’orbite satellitaire peut être équatoriale, polaire ou quasi polaire (cette dernière étant très répandue), de même que géosynchrone (en ce qui a trait à la météorologie et aux communications) ou héliosynchrone (pour les capteurs reposant sur la réflexion du RÉM), ce qui leur confère une géométrie particulière dans leur trajectoire d’acquisition (CCCOT, 2008 ; CELF, 2001 ; de Joinville, 2011b ; Larousse, 2016b,c ; Leroy, 2004 ; OQLF, 1971, 1998). Le contexte spatio-temporel des capteurs montés sur les satellites varie toutefois d’une plate-forme à l’autre. Notamment, l’heure du jour est un élément contextuel important pour l’interprétation des ombres présentes sur une image satellitaire, de même que la direction ascendante ou descendante du satellite lorsqu’il est en orbite quasi polaire (CCCOT, 2008 ; RNCAN, 2011). De plus, le temps que prend un satellite pour revenir à la même position géographique au sol (son cycle de passage, temps de répétition, capacité de revisite ou fréquenceTaux d'oscillation d'une onde. En télédétection, ce terme est surtout utilisé dans le contexte du RADAR. d’acquisition), la zone couverte lors d’une acquisition ou prise de vue (c.-à-d. son champ de visée ou de vision instantané, CVI, de l’anglais instantaneous field of view, IFOV) portée au sol (la cellule de résolution au sol ou tache élémentaire), de même que la largeur totale capturée le long d’une trajectoire (le champ de visée angulaire, de l’anglais angular field of view, AFOV) portée au sol (soit la fauchée, le couloir couvert ou exploré), peuvent tous être cruciaux pour l’observation de certains phénomènes à la surface de la Terre (CNES, 1985a,b). Finalement, la connaissance de la géométrie d’acquisition, tel que l’angle de visée du capteur centré au point nadir ou pointé en oblique, est le dernier point majeur à considérer pour choisir les traitements appropriées en vue de l’interprétation des images (Bonn et Rochon, 1992 ; Provencher et Dubois, 2007 ; Vauge, 1980a,b). Même si l’acquisition des images issues des capteurs portés par des satellites n’est pas parfaite (elle comporte notamment des erreurs qui toutefois sont connues et peuvent être prises en charge lors des étapes subséquentes de la télédétection), les avantages des satellites expliquent sans doute pourquoi ils sont très populaires pour l’acquisition d’image. Notamment, leur faible coût et leur excellente couverture spatio-temporelle (échelle planétaire, champ de visée instantanée, fauchée, répétition temporelle), sans interruption et sans besoin de pilotage humain, en font un outil de choix pour l’observation de la Terre (Bonn et Rochon, 1992 ; CCCOT, 2008 ; Desjardins, 2000 ; Meaden et Kapetsky, 1991). Des informations et références supplémentaires relatives aux satellites pour l’observation de la Terre seront par ailleurs données avec la section dédiée à l’acquisition de l’image.

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