Technologie de télédétection optique aérospatiale : l’outil « selfie » universel de la Terre

L'application des technologies de télédétection optique aérospatiale est indispensable à l'acquisition d'images satellitaires. Les satellites de télédétection optique peuvent être comparés à des « caméras selfie » spécialement conçues pour la Terre. À mesure que les images de télédétection optique s'intègrent aux systèmes civils et commerciaux, ces « selfies » de la Terre joueront un rôle encore plus important dans de nombreux domaines.

Technologie de télédétection optique spatiale : détection du sol ou des corps célestes depuis de hautes altitudes.

La technologie de télédétection optique spatiale désigne généralement la technologie permettant de détecter des cibles terrestres à une altitude supérieure à 100 kilomètres ou plus, ou de détecter des corps célestes à haute altitude, afin d'obtenir des informations pertinentes.

L'imagerie optique aérospatiale utilise des satellites artificiels, des stations spatiales ou des navettes spatiales comme vecteurs spatiaux, et des équipements de télédétection optique tels que des caméras spatiales, des scanners ou des spectromètres imageurs exploitant la lumière visible (ou) les rayonnements ultraviolets et infrarouges. Ces systèmes optiques collectent le rayonnement réfléchi et émis dans l'espace par les objets terrestres. Ce rayonnement est ensuite converti en signaux électriques par des photodétecteurs, puis traité par stockage et analyse de données afin d'obtenir des informations spatiales, temporelles et spectrales sur les objets terrestres. Ces informations permettent aux utilisateurs de réaliser des analyses, des surveillances et des identifications.

Principes de la technologie de télédétection optique aérospatiale

Après avoir été irradiée par le rayonnement solaire, la surface terrestre réfléchie, porteuse des informations de son image, traverse l'atmosphère et atteint le capteur optique. Sur le plan image du système optique, une image de la scène cible se forme et est reçue par le récepteur. Après traitement, on obtient une image finale.

Dans les bandes ultraviolette, visible et infrarouge, la télédétection optique permet de générer des images optiques courantes telles que des images panchromatiques, des images en lumière visible et des données multispectrales/hyperspectrales. Les images en lumière visible et panchromatiques, grâce à leur haute résolution spatiale, fournissent des informations précises sur la texture spatiale des cibles observées. Les données multispectrales/hyperspectrales présentent l'avantage de combiner des images spectrales, révélant ainsi les caractéristiques essentielles du relief. Différents types de reliefs présentent des spectres différents en raison des variations de leurs caractéristiques de réception et de rayonnement des ondes électromagnétiques. La classification des images de télédétection optique repose sur les caractéristiques spectrales des pixels et relève de la classification au niveau du pixel.

Principaux instruments pour la technologie de télédétection optique aérospatiale

En fonction du type d'information d'image, les instruments optiques utilisés en optique aérospatiale sont divisés en deux catégories : l'une sert à obtenir des images en noir et blanc de cibles au sol, appelées caméras panchromatiques ou caméras à spectre complet, qui fournissent principalement les caractéristiques spatiales des cibles ; l'autre sert à obtenir des images dans plusieurs bandes spectrales différentes, appelées imagerie hyperspectrale/multispectrale ou caméras spectrales d'imagerie.

• Caméra d'imagerie panchromatique

Une caméra panchromatique est un télescope capable de recueillir des informations sur des points au sol dans le spectre visible. Après convergence par le télescope, une image panchromatique de la cible est formée sur le plan focal, laquelle peut être reçue et enregistrée par différents détecteurs.

• Caméra d'imagerie spectrale

Une caméra d'imagerie spectrale est un dispositif de détection qui combine l'imagerie optique et la spectroscopie. Elle fournit des informations spatiales et spectrales sur les cibles au sol. Grâce à un spectromètre, elle acquiert les informations spectrales des objets au sol dans différentes bandes spectrales. Elle se compose principalement d'un objectif de télescope à vision frontale et d'un spectromètre, et acquiert des images de la même cible dans plusieurs bandes spectrales sur le plan focal.

Regard + Scan : une méthode d'imagerie courante

Les méthodes d'imagerie courantes se répartissent en deux catégories : la prise de vue fixe et le balayage. Les méthodes de balayage se subdivisent en panoramique, balayage par brosse et balayage linéaire. Le balayage panoramique acquiert une image bidimensionnelle d'une zone locale de la cible à chaque exposition. Lorsque la caméra se déplace par rapport au sol, plusieurs images locales sont acquises grâce au déclenchement de l'obturateur. Après assemblage, une image complète est obtenue. Les caméras à balayage linéaire et à balayage par brosse nécessitent un détecteur unidimensionnel et des objectifs optiques offrant une bonne qualité d'image uniquement dans le champ de vision linéaire. Le système optique et la structure du détecteur sont relativement simples. En particulier, l'imagerie à balayage linéaire ne requiert pas de balayage mécanique ; elle exploite le déplacement de la plateforme et la rotation de la Terre pour effectuer le balayage. Un détecteur linéaire unidimensionnel permet d'obtenir les informations temporelles bidimensionnelles de l'objet. Dans cette méthode, l'utilisation d'un détecteur bidimensionnel facilite l'obtention d'une imagerie spectrale haute résolution.

Technologie de télédétection optique aérospatiale :  Une « perche à selfie » mondiale

La plupart des satellites de télédétection optique évoluent sur une orbite héliosynchrone, survolant systématiquement le même lieu à la même heure locale. Ceci permet une observation continue du même site et l'enregistrement des tendances d'évolution de la surface terrestre. Il en résulte une amélioration significative de l'efficacité des inventaires de ressources naturelles, de la surveillance de l'environnement, de la gestion urbaine, ainsi que de la prévention et de l'atténuation des catastrophes. Par ailleurs, les satellites de télédétection optique peuvent également servir à la reconnaissance militaire, facilitant l'acquisition rapide et précise des déploiements et mouvements ennemis ; ils constituent un type courant de satellite militaire.

Au cours des dernières décennies, la télédétection optique aérospatiale a connu un développement rapide, devenant un outil indispensable pour comprendre le monde, appréhender les relations entre l'homme et la nature, garantir la sécurité nationale et promouvoir le développement durable. Aujourd'hui, les satellites civils de télédétection optique de mon pays ont atteint une résolution inférieure au mètre. On estime qu'à mesure que les performances et les capacités d'application de ces satellites s'amélioreront, l'intégration de la télédétection optique et des technologies de l'information de nouvelle génération deviendra de plus en plus manifeste. Les applications de la télédétection satellitaire continueront d'évoluer rapidement, propulsant l'humanité dans une nouvelle ère.