TÉLÉDÉTECTION

Le terme télédétection (« remote sensing ») désigne, dans son acception générale, un ensemble de techniques permettant de mesurer à distance (c'est-à-dire sans contact) des grandeurs physiques caractéristiques des objets ou des phénomènes étudiés. Toutefois, en pratique, il est surtout utilisé pour les applications spatiales et aéroportées, et concerne essentiellement les techniques mises en œuvre pour l'observation de la surface de la Terre et d'autres planètes. Ces systèmes nécessitent l'utilisation de capteurs qui sont embarqués sur des ballons, des avions, des navettes ou des satellites. Ils exploitent essentiellement la mesure du rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi par les objets. Ce rayonnement est analysé soit dans les domaines visible – du bleu au rouge – et infrarouge (les capteurs sont alors dits optiques), soit dans le domaine des micro-ondes millimétriques ou centimétriques (les capteurs sont alors appelés radars).

Si son origine se confond avec celle de la photographie aérienne, la télédétection a pris véritablement son essor dans les années 1970 avec l'utilisation des satellites et la multiplication et le perfectionnement des capteurs. Les applications – longtemps réservées aux militaires – se sont dès lors multipliées dans le domaine civil : météorologie, climatologie, océanographie, cartographie, géographie, agriculture, environnement... L'imagerie spatiale s'est ainsi largement diffusée et vulgarisée. Quelle que soit l'application, l'interprétation des données obtenues passe nécessairement par la compréhension des phénomènes physiques sur lesquels sont fondées les techniques de la télédétection.

Physique de la mesure : les mécanismes en jeu

L'origine du rayonnement mesuré peut être classée en deux catégories : l'émission propre et la réflexion.

L'émission propre

Il s'agit de la propriété qu'ont les objets d'émettre des rayonnements sous certaines conditions. Ainsi la mesure du rayonnement infrarouge thermique (dans la gamme de 8 à 13 micromètres – μm – de longueur d'onde), émis par les corps en fonction de leur température, permet de caractériser cette température (l'émission d'un corps très chaud gagnera même le spectre visible : ceci explique que l'on voit le métal rougir quand il est chauffé). C'est cette propriété qui est utilisée dans les dispositifs de vision nocturne ou pour repérer les fuites thermiques des habitations.

La relation qui relie l'énergie émise et la température (loi de Stefan-Boltzmann) s'applique à des corps idéaux, dits corps noirs, peu présents dans la nature. Cependant, certaines corrections permettent de dresser des cartes de températures (thermographies) utilisables dans des applications environnementales, en géologie ou dans le domaine militaire. Les satellites de météorologie (comme Météosat dont les données illustrent les bulletins météorologiques) prennent des images dans plusieurs longueurs d'onde, dont l'infrarouge thermique qui permet de mesurer la température du sommet des nuages et d'en déduire ainsi leur altitude.

La réflexion

Un objet éclairé par une source de rayonnement électromagnétique en absorbe une partie et en réfléchit une autre.

En optique, on bénéficie la plupart du temps d'une source naturelle externe, le soleil (fig. 1a), qui émet dans toutes les composantes du spectre visible (lumière blanche). Le rayonnement réfléchi présente une caractéristique spectrale (énergie réfléchie dans chacune des longueurs d'onde du spectre électromagnétique) qui dépend des propriétés physico-chimiques de l'objet.

Ondes réfléchies

Lorsqu'une source illumine le paysage, ce dernier en réfléchit une partie dans la direction du capteur. La source peut être le Soleil (c'est le cas des instruments optiques, en a) ou bien c'est l'instrument lui-même qui éclaire la scène (c'est le cas des lidars ou des radars, en b). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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La source d'éclairement peut aussi faire partie de l'instrument. Toujours dans le domaine optique, les lidars (Light Detection and Ranging) émettent un faisceau laser monochromatique et en mesurent les composantes réfléchies. C'est également le cas pour les micro-ondes : un radar (fig. 1b) « illumine » le paysage à observer dans une longueur d'onde bien précise et reçoit, en retour, un signal réfléchi (dit rétrodiffusé) dont l'intensité et la phase sont fonction de la composition chimique des objets observés et de leur aspect géométrique (rugosité, pente, etc.).

Ondes réfléchies

Lorsqu'une source illumine le paysage, ce dernier en réfléchit une partie dans la direction du capteur. La source peut être le Soleil (c'est le cas des instruments optiques, en a) ou bien c'est l'instrument lui-même qui éclaire la scène (c'est le cas des lidars ou des radars, en b). 

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Il faut noter que les objets réfléchissants se comportent rarement c [...]

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Ondes réfléchies
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Signatures spectrales typiques
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Rétrodiffusion radar
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Venise vue par S.P.O.T.-5
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