Atelier d’exploration AE2

Atelier d’exploration

AE2.2 Surveiller la Terre : utilisation thématique de

l'imagerie spatiale

Université d’été CNES 2018. Atelier Exploration 2.2 : Surveiller la Terre : utilisation thématique de l'imagerie spatiale 2

Listes des fiches d’activités Terre Image

1. Ouvrir une image dans le module Terre Image 2. Utiliser les valeurs radiométriques des pixels pour lire et interpréter

l’image dans Terre Image 3. Réaliser un seuillage ou un masque dans Terre Image 4. Utiliser les indices radiométriques dans Terre Image 5. Réaliser une classification par angle spectral dans Terre Image 6. Réaliser une classification non supervisée dans Terre Image 7. Réaliser une classification supervisée dans Terre Image

Sentinel Hub

1. Visualiser des images avec Playground 2. Récupérer une image Sentinel sur EoBrowser 3. Réalisation d’un time lapse sur EoBrowser 4. Réaliser une composition colorée utilisateur dans EOBrowser 5. Utiliser les indices radiométriques dans EOBrowser 6. Utiliser le module d’analyse de EoBrowser

Qgis

1. Ajouter un fichier Vectoriel dans Qgis 2. Mettre en forme des données dans QGIS 3. Modifier une composition colorée dans Qgis 4. Créer une couche vectorielle dans Qgis 5. Calculer un indice radiométrique dans Qgis 6. Utiliser un MNT dans Qgis 7. Fabriquer une zone tampon dans Qgis


Terr’Image

Ouvrir une image dans le module Terre Image 1. Ouverture de l’image

- Cliquer sur le visuel TerreImage dans la barre de tâches (1) ou sur le menu Extension/TerreImage (2).

- Ouvrir le fichier .TIF (ou .TIFF) selon les données (3). - Sélectionner le satellite d’origine (Spot, Pléiades, Formosat) (4)

Explications - Vous venez de cliquer sur l’extension TerreImage. Une fenêtre de dialogue s’ouvre pour vous demander de choisir le répertoire (éventuellement sous répertoire) où se trouve l’image avec laquelle vous souhaitez travailler. Il s’agit d’un fichier image ou « raster » qui sera le plus souvent avec une extension .tif ou tiff. - Selon le type d’image que vous utilisez (SPOT 4 ou 5, Pléiades 1A ou B, Formosat) vous cochez la case correspondante. - Dans ce cas les bandes spectrales du capteur du satellite sont automatiquement affectées aux différents plans vidéos (Rouge, Vert, Bleu) de l’ordinateur pour obtenir la composition colorée traditionnellement utilisées dans la visualisation des images satellites. - A gauche de l’interface une fenêtre « couches » se met en place avec un sous répertoire « TerreImage ». Toutes les couches (Raster et Vecteur) que vous utiliserez seront répertoriées ici. - L’interface Qgis est modulable, toutes les fenêtres peuvent être déplacées


Terr’Image

2. Naviguer dans l’image - Le déplacement sur l’image se fait à l’aide de la main. (6) - La fonction « Zoom » se fait de 2 manières : (7)

o Un jeu sur la mollette de la souris. o L’utilisation de la « loupe » dans la barre d’outils : Zoom+ et Zoom-

Explications Si la main et la loupe n’apparaissent pas : onglet Vue/Barre d’outils/Navigateur de carte (8)

3. Ouvrir les différentes bandes spectrales (ou canaux) constituant l’image

- Cliquer sur la barre Affichage des bandes spectrales - Sélectionner le canal désiré (13)

Explications - Une composition colorée résulte de la visualisation conjointe de 3 images monocanal (BS Verte, BS Rouge, BS

PIR). - Il est possible avec le logiciel TerreImage d’ouvrir chacune de ces images « monocanal » indépendamment : le

résultat s’affiche en niveaux de gris et la nuance de gris affectée à un pixel correspond à la valeur radiométrique.

- La matrice de chiffres (15) donne pour chaque pixel cette valeur radiométrique qui est ensuite déclinée en nuances de gris (de 0 à 4095 pour 12 bits, du noir au blanc) (16).

- Par convention, dans une composition colorée « fausses couleurs », la BS Verte est projetée dans le plan couleur Bleu, la BS Rouge dans le plan couleur Vert et la BS PIR dans le plan couleur Rouge (17) et (18).


Terr’Image

18

0 16

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17


Terr’Image

Utiliser les valeurs radiométriques des pixels pour lire et interpréter l’image dans TerreImage

1. Utiliser le profil spectral

- Ouvrir la fenêtre du Profil spectral (1)

Explications

- La valeur radiométrique de chaque pixel correspond à un type de surface particulier. Si on place la souris sur un pixel de couleur dominante rouge (Composition colorée PIR/R/V = fausses couleurs) on relève de très fortes valeurs dans la BS PIR par exemple. Au contraire, si on place la souris sur un pixel bleu très sombre la valeur dans le PIR est faible (2a et 2b).

2. Réaliser une courbe de signature spectrale

- Ouvrir la fenêtre Profil Spectral - Sélectionner le bouton Graphe, désormais les valeurs pour ce pixel apparaissent sous la forme d’une

courbe. - Cliquer sur le bouton Obtenir un point. Effectuer un clic de souris sur un pixel d’intérêt, une courbe

est alors figurée et figée sur le même graphique en plus de la courbe représentant la signature spectrale du pixel situé sous la flèche de la souris. o Il est possible de désactiver la visualisation de la courbe correspondant au pixel courant avec le

bouton Cacher le pixel courant. (4) - Vous pouvez (5) :

o Supprimer cette courbe o Renommer cette courbe o Connaître les coordonnées du pixel utilisé pour obtenir cette courbe o Changer la couleur de cette courbe

- Il est possible de superposer plusieurs courbes

2 a

2b

1


Terr’Image

Explications - - Le graphique joint indique les profils de réponse spectrale pour différents types d’occupation : il permet de

mettre en évidence la notion de « signature spectrale » en observant le profil des différents types de couverture au sol (3).

.

2. Expliquer et utiliser les valeurs des histogrammes

- Ouvrir la fenêtre Histogrammes dans le logiciel TerreImage (6)

Explications

- Ces trois courbes permettent de visualiser la fréquence des pixels ayant une valeur donnée et ce, selon qu’il s’agisse de pixels appartenant au plan Rouge, Vert ou Bleu de l’image (7).

- Pour la visualisation des bandes spectrales o La courbe rouge donne la répartition de la valeur des pixels dans la BS PIR o La courbe verte dans la BS Rouge o La courbe bleue dans la BS Verte

- Ce graphique fonctionne ainsi : o En ordonnées le nombre de pixels (8). o En abscisses, la valeur radiométrique des pixels (codage en 12 bits donc des valeurs en 0 et 4095) (9)

- Les 2 barres verticales (min. à gauche et max. à droite) définissent les pixels qui sont pris en compte par le logiciel pour l’affichage de l’image (par convention les 2% inférieurs et supérieurs ne sont pas utilisés). (10a et 10b)

- Pour travailler sur les histogrammes, il faut avoir en tête les grandes caractéristiques des différentes signatures spectrales de ce que l’on cherche à étudie (11 et 12) Il est possible d’agir sur l’histogramme et dès lors de modifier l’affichage de la fenêtre principale en déplaçant les barres verticales des valeurs maximales et minimales. o Nous pouvons ainsi par exemple déterminer :

La présence de végétation active sur une image (13) La présence d’eau sur l’image (14)

3


Terr’Image

o Les barres verticales encadrent désormais un espace beaucoup plus restreint. Les pixels en-deçà de la barre minimale apparaitront en noir (valeur 0), ceux au-delà de la barre maximale en maximum de la couleur (valeur 100%)


Terr’Image

Réaliser un seuillage ou un masque dans TerreImage 1. Utilisation des histogrammes

- Ouvrir la bande spectrale sur laquelle sera réalisé le seuillage de l’image. - Rendre visible cette image en sélectionnant sa visibilité dans la colonne de gauche - Dans la fenêtre TerreImage, sélectionner Histogrammes (6) et choisir la bande désirée (c’est-à-dire la

même que celle que l’on vient de rendre visible) - Déplacer les seuils supérieur et inférieur de l’histogramme de façon à n’afficher que les pixels avec des

valeurs recherchées

Explications - Ces trois courbes permettent de visualiser la fréquence des pixels ayant une valeur donnée et ce, selon

qu’il s’agisse de pixels appartenant au plan Rouge, Vert ou Bleu de l’image (7). - Pour la visualisation des bandes spectrales

o La courbe rouge donne la répartition de la valeur des pixels dans la BS PIR o La courbe verte dans la BS Rouge o La courbe bleue dans la BS Verte

- Ce graphique fonctionne ainsi : o En ordonnées le nombre de pixels (8). o En abscisses, la valeur radiométrique des pixels (codage en 12 bits donc ici des valeurs en 0 et 4095)

(9) - Les 2 barres verticales (min. à gauche et max. à droite) définissent les pixels qui sont pris en compte par le

logiciel pour l’affichage de l’image (par convention les 2% inférieurs et supérieurs ne sont pas utilisés). (10a et 10b)


Terr’Image

2. Modifier l’affichage du seuillage avec une palette de couleur

- Double cliquer sur le nom du fichier de seuillage : sélectionner l’onglet Styles dans le menu Propriétés de la couche puis Pseudo couleur à bande unique dans le type de rendu.

- Sélectionner la une palette dans le menu Générer une nouvelle palette. - Cliquer sur Classer - Dans la fenêtre de la palette double cliquer sur la couleur affectée à la valeur 0 et choisir une opacité

de 0 % afin de rendre les pixels exclus du seuillage transparents - Sauvegarder le travail obtenu

Explications En cliquant dans la colonne de gauche sur le nom de la couche, la fenêtre de « Propriété de la couche » apparait et la fonction STYLE (5) permet de comprendre comment l’image a été obtenue : L’image apparait en nuance de gris, chaque pixel se voit attribuer une nuance en fonction de sa valeur. Très généralement ce genre de carte apparait avec une légende ou est attribuée une couleur pour une gamme de valeurs donnée. Qgis permet de réaliser ce type de représentation. On commence par modifier le type de rendu en sélectionnant « Pseudo-Couleur à bande unique » (6), ce qui signifie que nous pourrons attribuer une couleur à un intervalle de valeur. La fenêtre style est modifiée et permet de créer sa légende :

- Bande : Il s’agit des gammes de valeur associés au pixel, il n’y a souvent qu’une seule gamme mais si on à faire à une composition colorée (ex image satellite) plusieurs gammes sont possibles

- Interpolation des couleurs : On peut sélectionner le mode discret (généralement utilisé en cartographie) qui attribue strictement une couleur à un intervalle de valeur, ou linéaire ou le logiciel créer un nuancier de couleurs entre les deux valeurs de l’intervalle.

On utilise en suivant l’icône « + » (7), pour créer ces catégories. Dans le tableau on peut ensuite entrer la valeur maximale de l’intervalle. Pour la première ligne la valeur minimale sera 0, pour les autres lignes, la valeur minimale sera la valeur maximale de la catégorie précédente. On doit également préciser l’étiquette à savoir ce qui sera affiché comme légende. Il est possible d’enregistrer ce découpage pour l’appliquer à une autre image en cliquant sur la petite disquette. Ici le découpage est celui de l’utilisateur, Qgis permet des découpages automatiques par équipopulation en sélectionnant préalablement le nombre de catégories (bien penser à cliquer sur classer quand on veut utiliser cette fonction !)

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Terr’Image

3. Réaliser un masque radiométrique

- Ouvrir la bande spectrale choisie de l’image. - Rendre visible cette image en sélectionnant sa visibilité dans la colonne de gauche - Dans la fenêtre TerreImage, sélectionner Histogrammes et choisir la bande désirée - Déplacer les seuils supérieurs et inférieur de l’histogramme de façon à n’afficher que les pixels avec les

valeurs recherchées

Explications On utilise la même technique que précédemment mais cette fois ci on cherche à isoler des pixels que l’on souhaite éliminer de l’analyse

3. Modifier l’affichage du masque avec une palette de couleur

- Double cliquer sur le nom du fichier de seuillage : sélectionner l’onglet Styles dans le menu Propriétés de la couche puis Pseudo couleur à bande unique dans le type de rendu.

- Sélectionner une palette dans le menu Générer une nouvelle palette. - Cliquer sur classer - Dans la fenêtre de la palette double cliquer sur la couleur affectée à la valeur 0 et choisir une opacité

de 0 % afin de rendre les pixels exclus du seuillage transparents - Sauvegarder le travail obtenu

Explications On choisira cette fois ci une autre couleur que celle utilisée pour le seuillage. En plaçant systématiquement cette couche au-dessus de la pile d’image on obtient notre masque

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Terr’Image

Utiliser les indices radiométriques dans TerreImage

- Ouvrir la fenêtre Traitements du logiciel TerreImage (1) - Sélectionner l’indice radiométrique désiré

Explications Une tendance en traitements de données est d’essayer de réduire la quantité de données sur lesquelles on travaille. En particulier on utilise des indices synthétiques significatifs, indices qui permettent de réduire la dimension de l’espace statistique de travail. Dans le cas de Pléiades on travaille dans un espace à 4 bandes spectrales. Avoir un ou des indices synthétiques corrélés à une problématique est un gain de temps et de traitement. Les indices radiométriques sont des formules fournissant des mesures quantitatives sur un paramètre de l’environnement. Trois indices radiométriques sont disponibles dans TerreImage : (1)

• Indice de végétation (NDVI) • Indice de turbidité (NDTI) • Indice de brillance (IB) –

Leurs calculs sont les suivants : • NDVI = (PIR-R) / (PIR+R) • NDTI = (R-V) / (R+V) • IB = √(R²+PIR²) Les résultats apparaissent sous la forme d’un monocanal (appelé NDVI, NDTI ou Indice de brillance) qui fonctionne comme une couche Raster (2, dans cet exemple un NDVI

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Terr’Image

Réaliser une classification par angle spectral

1. Utiliser le profil spectral

- Cliquer sur Profil spectral (1), une fenêtre apparait sous l’image - Déplacer votre souris sur la fenêtre principale. Les valeurs qui apparaissent sur le tableau correspondent

aux valeurs des bandes spectrales pour le pixel situé sous la flèche de la souris (appelé pixel courant). - Sélectionner le bouton Graphe, désormais les valeurs pour ce pixel apparaissant sous la forme d’une

courbe appelée « Courbe Pixel Courant » correspondant à la signature spectrale - Cliquer sur le bouton Obtenir un point. Effectuer un clic de souris sur un pixel d’intérêt, une courbe est

alors figurée et figée sur le même graphique, en plus de la courbe représentant la signature spectrale du pixel situé sous la flèche de la souris.

Explications

- La valeur radiométrique de chaque pixel correspond à un type de surface particulier. - Si on place la souris sur un pixel de couleur dominante rouge on relève de très fortes valeurs dans la BS

PIR par exemple. Au contraire, si on place la souris sur un pixel bleu très sombre (« Mer Méditerranée »), la valeur dans le PIR est faible (2a et 2b).

- Le graphique joint indique les profils de réponse spectrale pour différents types d’occupation : il permet de mettre en évidence la notion de « signature spectrale » en observant le profil des différents types de couverture au sol (3).

- Il est possible de faire un graphique de courbes de réponses spectrales à partir du logiciel TerreImage : o Ouvrir l’onglet « Profil Spectral ». o Sélectionner le bouton graphe, désormais les valeurs pour ce pixel apparaissant sous la forme d’une

courbe. o Cliquer sur le bouton Obtenir un point. Effectuer un clic de souris sur un pixel d’intérêt, une courbe

est alors figurée et figée sur le même graphique en plus de la courbe représentant la signature spectrale du pixel situé sous la flèche de la souris. Il est possible de désactiver la visualisation de la courbe correspondant au pixel courant avec le bouton « Cacher le pixel courant ». (4) Vous pouvez (5) :

• Supprimer cette courbe • Renommer cette courbe • Connaître les coordonnées du pixel utilisé pour obtenir cette courbe • Changer la couleur de cette courbe • Il est possible de superposer plusieurs courbes.

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Terr’Image

2. Réaliser un traitement par angle spectral

- Cliquer dans le menu Traitements sur l’item Angle spectral (1) - Cela déclenche deux actions :

o Une mire de niveaux de gris apparaît, allant du blanc au noir et traduisant une gradation grise du plus proche au plus éloigné par rapport au pixel de référence (2)

o Sur l’image apparaît un réticule en forme de croix qui vous permet de choisir un objet de l’occupation du sol (parcelle agricole, étang, construction, sols, etc.…).

- En cliquant sur l’objet choisi, on sélectionne un pixel qui sert à initialiser le calcul de la classification qui sera plus ou moins long selon la taille de l’image. Le point choisi est marqué en jaune. (3)

Explications

Les zones en blanc ou très claires sont les pixels de l’image qui sont spectralement les plus proches des valeurs du pixel d’initialisation. Plus on va vers les teintes sombres plus les pixels sont éloignés spectralement du pixel choisi. Ici le pixel d’initialisation était dans une parcelle boisée. Toutes les zones en blanc ou en teintes claires sont spectralement proches d’un végétal de ce type. En noir les types d’occupation de type sols nus ou des surfaces en eau (4)


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Réaliser une classification non supervisée

- Sélectionner le nombre de classe désirée (c’est-à-dire le nombre de classes recherchées) (2) - Cliquer sur Classification non supervisée (1)

Explications

- L’objectif d’une méthode de classification est la recherche d’une typologie c’est-à-dire d’une partition, ou répartition des individus ou objets (ici des pixels) en classes, ou catégories. Ceci est fait en optimisant un critère valeur du pixel visant à regrouper les individus dans des classes, chacune le plus homogène possible et, entre elles, les plus distinctes possible. Le logiciel TerreImage permet d’effectuer une classification non-supervisée de type Classification par réallocation dynamique (ou méthode Kmeans ou méthode des Kmoyennes ou encore appelées « nuées dynamiques »). –

- Sélectionner le nombre de classes en utilisant les flèches (2) puis cliquer sur « classification non supervisée (1). Une nouvelle fenêtre apparait après calcul de la classification. Une nouvelle couche est ainsi créée correspondant à votre classification. La coloration de la classification est faite au plus près possible des couleurs de la composition fausse couleur (3).

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Terr’Image

Réaliser une classification supervisée 1. Créer une couche vectorielle avec les références de terrain

- Cliquer sur le raccourci Nouvelle Couche Shapefiles dans la barre d’outils (1). Une nouvelle fenêtre s’ouvre (2)

- La couche vectorielle créée doit donc être un polygone : choisir Polygone dans le menu Type (3) - Cliquer dans Spécifier le SCR pour déterminer la projection adéquate (4). (La couche vectorielle utilisée

doit avoir la même projection géographique que celle de l’image satellitaire de référence) - Cliquer sur Ok (5) et sauvegarder la couche après avoir déterminé le dossier dans lequel le projet doit

être placé (de préférence dans le même sous répertoire, ou dossier, que l’image utilisée) (6). - Dessiner les polygones :

o Une fois que la couche a été créée et qu’elle apparait dans la colonne de droite, la sélectionner (elle apparaît surlignée en bleu) (8)

o Cliquer sur l’icône de dessin (« basculer en mode édition ») (9a). Certaines icônes deviennent actives dont celle symbolisant le polygone (« ajouter une entité ») (9b).

o Dessiner un polygone sur l’image correspondant à la vérité terrain relevée : chaque clic gauche permet de déterminer un sommet du polygone + un clic droit permet de finir le polygone (10). Le clic droit entraine la création d’une fenêtre d’attribut (11). Dans la case correspondant à id, donner le numéro du polygone dessiné (12).

o Cliquer de nouveau sur le stylo et sauvegarder votre couche : elle est automatiquement installée dans le dossier choisi au départ (13).

o Reproduire cette démarche aussi souvent que vous dessinez un polygone. - Renouveler l’opération autant de fois que le nombre de couches désirées

Explications

La classification a pour but de classifier des zones selon les caractéristiques des pixels des zones des vérités terrains qui constituent un modèle pour l’algorithme de classification. A la différence d’une classification non-supervisée, une classification SVM (Support Vector Machine) suppose que soient déterminés des échantillons d’apprentissage. Cette connaissance s’acquiert soit par l’expertise d’une photo-interprétation soit par des relevés directs réalisés sur le terrain, soit par l’obtention d’informations sur l’occupation des sols au moment de la prise d’image (stat agricoles, données météo…). Ces vérités relevées sur le terrain supposent une proximité temporelle forte entre leur réalisation et la date de prise de vue de l’image satellitaire afin d’être le plus sûr possible des observations réalisées.


Terr’Image


Terr’Image

2. Réaliser la classification

- Cliquer sur l’item Classification supervisée. Une nouvelle fenêtre s'ouvre (15). - Sélectionner l’image raster à intégrer à la classification. Attention il est possible de choisir soit la totalité

de l’image soit tout ou partie des bandes spectrales ou indices qui ont été calculés (dans ce cas cochez celles ou ceux que vous souhaitez) (16).

- Sélectionner les échantillons d’apprentissage à intégrer dans la classification (17). - Déterminer une couleur d’affichage pour chaque classe afin de rendre la classification obtenue la plus

parlante possible (eau en bleu, forêt en vert foncé, prairie en vert clair etc.) (18). - Déterminer le répertoire de sortie de la classification : choisir le répertoire dans lequel sont déjà

enregistrées les couches vectorielles (19). - Cliquer sur Classification (20).

Explications

L’apparition de la classification prends un travail plus ou moins long selon la taille de l’image de travail. Il y a également ouverture d’une fenêtre de résultats qui indique la superficie de l’image correspondant à la classe désignée et d’une matrice de confusion qui permet de déterminer la qualité de la classification produite. Cette classification est dotée d’une légende correspondant aux classes choisies. Elle fonctionne comme une couche « normale » et peut donc être affichée ou pas, peut apparaître en transparence.


Terr’Image


Sentinel

Visualiser des images avec Playground

- Aller sur le visualisateur Playground : https://apps.sentinel-hub.com/sentinel-playground/.

Explications

Playground est un visualisateur, il permet grâce à une interface simple et relativement intuitive de disposer des données Sentinel 2 ou Landsat 8

• Sélection de la date de l’image • Sélection du taux de couverture nuageuse

• Code Html pour insertion dans une page Web • Outil de recherche d’un lieu • Zoom avant et arrière (on peut utiliser la roulette de la souris) • Capture de la vue suivie de la possibilité de diffusion ou de téléchargement • Choix du satellite

• Outils d’amélioration de l’image • Sélection des compositions colorées et des indices radiométriques (Possibilité de générer sa

propre composition ou son propre calcul d’indice (CUSTOM)


Sentinel

Récupérer une image Sentinel sur EoBrowser

- Aller sur le portail Eo Browser https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/. (1) - Utiliser l’outil de recherche (2) pour aller sur la zone de recherchée puis cliquer sur Search (3) pour faire

apparaitre les images disponibles. - Sélectionner une image sans nuage parmi celle disponibles - Sélectionner les dates de recherche (4) - Une fois que l’image est chargée, cliquer sur l’icône de téléchargement. Sélectionner Analytical (5) puis

choisir TIFF, HIGH et TRUE COLORS (6)

Explications

Eo Browser est un portail qui permet la visualisation mais également la récupération de différentes données satellites :

- Les données issues des satellites SENTINEL (7) o Sentinel-1A et 1B sont équipés d'un radar à synthèse d'ouverture fournissant des images de 10 mètres

de résolution, qui grâce à son capteur, peut fonctionner par temps couvert ou de nuit. o Sentinel-2A et 2B sont équipés de l'instrument MSI fonctionnant dans treize bandes spectrales allant

du visible au moyen infrarouge. Quatre bandes spectrales (bleu (490 nm), vert (560 nm), rouge (670 nm) et proche infrarouge (850 nm) sont fournies à 10 m de résolution, trois bandes spectrales (440, 940 et 1370 nm) sont destinées aux corrections atmosphériques ont une résolution de 60 m, les six bandes restantes sont fournies à 20 m de résolution. L'instrument permet d'observer une fauchée de 290 km de largeur.

o Sentinel-3A et 3B mesurent la hauteur des océans, des grands lacs et rivières, l'épaisseur des banquises et glaciers. Dotés d'un radiomètre imageur (SLSTR), ils fournissent, quotidiennement, les températures à la surface de notre planète avec une résolution d'1 km au sol. Leur spectromètre imageur (OLCI) ciblant 21 bandes spectrales renseigne sur la ''couleur'' des océans, indicatrice de la concentration en phytoplancton des eaux survolées.

- Les données ENVISAT (satellite d’observation européen, fin de mission avril 2012) - Les données PROBA-V (satellite d’observation européen dédié à la végétation) - Les données LANDSAT et MODIS (satellite d’observation américain)

La navigation se fait sur un globe virtuel où apparaissent des éléments cartographiques auxquels on superpose les images. Il est possible de choisir une localisation (2), la couverture nuageuse et les modalités du téléchargement des images (à condition de préalablement s’inscrire (ce qui est gratuit))

Il est par ailleurs possible d’importer des polygones que l’on aura par exemple dessinés avec Qgis au sein d’une couche vectorielle correspondant à la zone pour laquelle on souhaite télécharger des données. Attention ces polygones devront avoir été enregistrés en format KML (et non shapefiles qui est le format par défaut dans Qgis) Le protocole est le suivant :

• Cliquer sur l’icône Draw area of interest puis sur l’icône Upload KML/KMZ files(9). • Sélectionner votre fichier. Votre polygone apparait et délimitera la scène qui sera ensuite téléchargée

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https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/


Sentinel

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Sentinel

Réalisation d’un time lapse sur Eo Browser

- Aller sur le portail Eo Browser https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/. - Utiliser l’outil de recherche pour aller sur la zone recherchée puis cliquer sur Search pour faire

apparaitre les images disponibles. - Sélectionner une image - Cliquer sur l’icône Time Lapse en haut à droite (1) - Sélectionner la période d’étude et la couverture nuageuse souhaitée (2.) - Sélectionner ou désélectionner les images souhaitées (3) - Visualiser votre Time Lapse en cliquant sur la flèche de Lecture. Cliquer sur Download pour récupérer

votre time lapse sous la forme d’un gif animé (4)

Explications

Le time-lapse est un effet d’accéléré (qui reste le mot le plus proche en français) effectué sur une grande série de clichés d’un même endroit à intervalle régulier. Au final, le time-lapse n’est autre qu’une illusion du temps en accéléré formée par le défilement rapide des images. Pour l’étude d’une région grâce à des images satellites, elle permet de suivre l’évolution temporelle de la zone

Le navigateur Eo Browser permet de récupérer le time lapse en format gif animé ce qui permet sa visualisation automatique

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Sentinel

Réaliser une composition colorée utilisateur dans EOBrowser - Aller sur le portail Eo Browser https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/. - Utiliser l’outil de recherche pour aller sur la zone de recherchée puis cliquer sur Search pour faire

apparaitre les images disponibles. - Sélectionner une image - Sélectionner l’onglet Visualisation en haut à gauche (1) - Cliquer sur Custom (2.) - Dans la nouvelle fenêtre qui apparait (3). Déplacer les bandes spectrales de votre choix pour les

positionner au niveau des canaux rouge, vert et bleu - La nouvelle composition colorée est automatiquement générée

Explications

Deux compositions colorées sont traditionnellement utilisées dans l’exploitation des images satellites. La composition colorée appelée Vraies Couleurs (True color) qui applique respectivement les bandes spectrales Rouge, Verte et Bleu aux canaux vidéo Rouge, Vert et Bleu, et la composition couleur Fausses Couleurs (False color) qui qui applique respectivement les bandes spectrales PIR, Rouge et Vert aux canaux vidéo Rouge, Vert et Bleu, cette dernière est particulièrement utilisée pour l’étude de la végétation. Il existe différentes autres compositions colorées permettant des études spécifiques Exemples de compositions colorées pour les images Sentinel 2



Sentinel

D’autres combinaisons sont possibles, elles impliquent de connaitre les propriétés des différentes bandes spectrales


Sentinel

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Sentinel

Utiliser les indices radiométriques dans EOBrowser

- Aller sur le portail Eo Browser https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/. - Utiliser l’outil de recherche pour aller sur la zone de recherchée puis cliquer sur Search pour faire

apparaitre les images disponibles. - Sélectionner une image - Sélectionner l’onglet Visualisation en haut à gauche (1) - Sélectionner l’indice radiométrique que vous souhaitez (2.) - L’image générée par le calcul de l’indice est automatiquement affichée (6)

Explications

Une tendance en traitements de données est d’essayer de réduire la quantité de données sur lesquelles on travaille. En particulier on utilise des indices synthétiques significatifs, indices qui permettent de réduire la dimension de l’espace statistique de travail. Dans le cas de Pléiades on travaille dans un espace à 4 bandes spectrales. Avoir un ou des indices synthétiques corrélés à une problématique est un gain de temps et de traitement. Les indices radiométriques sont des formules fournissant des mesures quantitatives sur un paramètre de l’environnement. Eo Browser permet d’afficher les indices suivants :

• NDVI • Indice d’humidité • SWIR • NDWI

Il est possible de générer d’autre indices radiométriques. Le protocole est le suivant - Sélectionner l’onglet visualisation en haut à gauche (1) - Cliquer sur Custom (3.) - Dans la nouvelle fenêtre qui apparait (4). Cliquer sur la petite main qui permet de rentrer votre formule

permettant de calculer l’indice (script) (5) - Entrer la formule. L’image générée par le calcul de l’indice est automatiquement affichée (6)

Exemples de compositions colorées pour les images Sentinel 2



Sentinel

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Sentinel

Utiliser le module d’analyse de EoBrowser

- Aller sur le portail Eo Browser https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/. - Utiliser l’outil de recherche pour aller sur la zone recherchée puis cliquer sur Search pour faire

apparaitre les images disponibles. - Sélectionner une image

On commence par dessiner la zone d’étude - Cliquer sur l’icône Draw area of interest puis sur l’icône Draw area of interest for download(1). Un

point blanc apparait. Cliquer sur l’image pour obtenir l’un des coints de votre image, procéder de la même manière pour obtenir les sommets de votre polygone d’intérêt (2)

On choisit ensuite son thème d’étude - Sélectionner l’indice radiométrique que vous souhaitez (3.) - L’image générée par le calcul de l’indice est automatiquement affichée (4) - Cliquer sur l’icône Statistical info. Un graphique présentant l‘évolution de cet indice sur 1 mois est

généré (5)

Explications

Cet outil d’analyse ne s’applique qu’aux indices radiométriques, car chaque pixel n’est constitué que par une valeur unique. Une valeur moyenne pour les pixels de votre zone d’intérêt est ainsi calculée c’est elle qui correspondra au sein du graphe à la cordonnée Y (l’axe des ordonnées correspond donc à la mesure moyenne de l’indice radiométrique sélectionné). L’axe des abscisses est le temps. La coordonnée X des points du graphe est obtenue en fonction de la date de capture de l’image. Attention bien que représentée par une courbe continue, il s’agit bien évidemment d’une série temporelle de points avec un intervalle de temps entre les points de 5 jours (temps de revisite du satellite). En cliquant sur les points obtient des données statistiques sur les valeurs radiométriques de la zone d’intérêt. (6)

Il est possible de sélectionner les images en fonction de la couverture nuageuse (7), il s’agit d’un point très important car les pixels avec les nuages peuvent présenter des indices radiométriques qui vont modifier significativement la valeur moyenne, il est donc préférable de choisir une valeur faible ou nulle, ce qui entraine une augmentation significative du temps séparant deux points sur la courbe et cela va également entrainer une hétérogénéité dans la durée des intervalles de temps entre les mesures. Il est donc possible de ne disposer que de très peu de points sur une période d’un mois. Il est cependant possible d’allonger la durée de l’étude (8).

Il est par ailleurs possible d’importer ces polygones que l’on aura par exemple dessinés avec Qgis au sein d’une couche vectorielle correspondant à la zone d’intérêt. Attention ces polygones devront avoir été enregistrés en format KML (et non shapefiles qui est le format par défaut dans Qgis) (9)

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Sentinel

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Qgis

Ajouter un fichier Vectoriel dans Qgis

- Aller dans le menu Couches de la barre à outils de Qgis (barres d’outils du haut) et sélectionner AJOUTER UNE COUCHE VECTEUR (1)

- Dans la nouvelle fenêtre, cliquer sur Parcourir et choisir le fichier (2) Il est possible qu’un fichier de style soit associé :

- Double cliquer sur le nom de la couche dans la fenêtre couche (située à droite). Sélectionner l’onglet Style puis Charger Le Style et choisir le fichier de style fourni (3)

Explications

QGIS gère deux grands types de données. Dans un projet QGIS on peut afficher deux grands types de données. Ces fichiers se chargent depuis le menu Couche

- Les fichiers « Image » ou « raster » : Ils sont constitués par une matrice de pixels (cas des images satellites), Geotiff (.tiff). L’entête de ce format de fichier contient des informations sur le nombre de colonnes et de lignes de l’image, sa résolution, ses coordonnées et sa projection.

- Les fichiers vectoriels : la représentation du réel est effectuée là par le recours à trois primitives géométriques : le point, la ligne (ou segment) et le polygone. Le format le plus répandu et utilisé par QGIS, c’est le format Shapefile (.shp). L’intérêt des fichiers vectoriels est qu’ils associent des bases de données (format .dbf pour QGIS)

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Créer une couche vectorielle dans Qgis

- Cliquer sur le raccourci Nouvelle Couche Shapefiles dans la barre d’outils (1). Une nouvelle fenêtre s’ouvre (2)

- Choisir le type de géométrie désiré dans le menu Type (3) - Cliquer dans Spécifier le SCR pour déterminer la projection adéquate (4). (La couche vectorielle utilisée

doit avoir la même projection géographique que celle de l’image satellitaire de référence) - Cliquer sur Ok (5) et sauvegarder la couche après avoir déterminé le dossier dans lequel le projet doit

être placé (de préférence dans le même sous répertoire, ou dossier, que l’image utilisée) (6). - Dessiner les entités :

o Une fois que la couche a été créée et qu’elle apparait dans la colonne de droite, la sélectionner (elle apparaît surlignée en bleu) (8)

o Cliquer sur l’icône de dessin (Basculer en mode édition) (9a). Certaines icônes deviennent actives (Ajouter une entité) (9b).

o Dessiner les entités sur l’image (pour les polygones : chaque clic gauche permet de déterminer un sommet du polygone + un clic droit permet de finir le polygone) (10). Le clic droit entraine la création d’une fenêtre d’attribut (11). Dans la case correspondant à Id, donner le numéro de l’entité dessinée (12).

o Cliquer de nouveau sur le stylo et sauvegarder votre couche : elle est automatiquement installée dans le dossier choisi au départ (13).

o Reproduire cette démarche aussi souvent que vous dessinez une entité

Explications

Les fichiers vectoriels : la représentation du réel est effectuée là par le recours à trois primitives géométriques : le point, la ligne (ou segment) et le polygone. Le format le plus répandu et utilisé par QGIS, c’est le format Shapefile (.shp). L’intérêt des fichiers vectoriels est qu’ils associent des bases de données (format .dbf pour QGIS)


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Mettre en forme des données dans QGIS

1. Mettre en forme des fichiers RASTER

- Cliquer dans la colonne de gauche sur le nom de la couche, la fenêtre de Propriété de la couche - Sélectionner la fonction STYLE (5) puis sélectionner « Pseudo-Couleur à bande unique » (6), dans le type

de rendu. - Ajuster la légende en fonction des informations que vous possédez.

Explications

De nombreux sites institutionnels permettent de télécharger des données lisibles sur un SIG. Elles sont classées en deux catégories :

• Des images de type RASTER géoréférencées (TIFF, BMP, JPEG2000) constituées par des pixels auxquels sont attribuées une ou plusieurs valeurs.

• Des données vectorielles (Shapefiles .shp) qui permettent d’afficher des points, des lignes ou des surfaces avec des informations associées.

Très souvent lorsque l’on ouvre ces fichiers téléchargés sur Qgis le résultat est très décevant et ne ressemble pas à ce qui est attendu, ceci s’explique par la nécessité de mettre en forme les données

Un fichier RASTER peut apparaitre en nuance de gris, chaque pixel se voit attribué une nuance en fonction de sa valeur. Très généralement ce genre de carte apparait avec une légende ou est attribuée une couleur pour une gamme de valeurs donnée. Qgis permet de réaliser ce type de représentation. On peut modifier le type de rendu en sélectionnant « Pseudo-Couleur à bande unique » (6), ce qui signifie que nous pourrons attribuer une couleur à un intervalle de valeur.

Aide à la réalisation d’une légende

• Bande : Il s’agit des gammes de valeur associés au pixel, il n’y a souvent qu’une seule gamme mais si on à faire à une composition colorée (ex image satellite) plusieurs gammes sont possibles

• Interpolation des couleurs : On peut sélectionner le mode discret (généralement utilisé en cartographie) qui attribue strictement une couleur à un intervalle de valeur, ou linéaire ou le logiciel créer un nuancier de couleurs entre les deux valeurs de l’intervalle.

• On utilise en suivant l’icône « + » (7), pour créer ces catégories. Dans le tableau on peut ensuite entrer la valeur maximale de l’intervalle. Pour la première ligne la valeur minimale sera 0, pour les autres lignes, la valeur minimale sera la valeur maximale de la catégorie précédente. On doit également préciser l’étiquette à savoir ce qui sera affiché comme légende.

• Il est possible d’enregistrer ce découpage pour l’appliquer à une autre image en cliquant sur la petite disquette. • Qgis permet également des découpages automatiques par équipopulation en sélectionnant préalablement le

nombre de catégories (bien penser à cliquer sur classer quand on veut utiliser cette fonction !)

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1. Mettre en forme des fichiers VECTORIELS

- Cliquer dans la colonne de gauche sur le nom de la couche, la fenêtre de Propriété de la couche - Sélectionner la fonction STYLE (5) puis sélectionner « Pseudo-Couleur à bande unique » (6), dans le type

de rendu. - Ajuster la légende en fonction des informations que vous possédez.

Explications

Aide à la réalisation d’une légende

Lors de leur ouverture de données vectorielles peuvent apparaitre de la même couleur (9), néanmoins chacune d’entre elles contient des informations qui lui sont propres, comme le confirme l’usage de l’outil « Information » (icône dans la barre d’outils).En cliquant sur la parcelle apparait une fenêtre (10) avec les informations associées. On commence par modifier le type de rendu, en cliquant dans la colonne de gauche sur le nom de la couche, ainsi la fenêtre de propriété de la couche apparait et la fonction « STYLE ». (11) Par défaut l’affichage se fait par symbole unique, qui est ensuite arbitrairement coloré, ce qui conduit à créer une couche avec des parcelles uniformes.

• On commence donc par modifier l’affichage de façon à ce qu’il soit catégorisé, puis on sélectionne la catégorie (colonne).

• On sélectionne ensuite une palette de couleurs et enfin on clique sur Classer.

Désormais chaque parcelle se voit attribuer une couleur.

On cherche parfois à ne disposer que de quelques-unes de ces parcelles, pour ce faire on peut utiliser un des outils de sélection de la barre d’outils (13). En cliquant dessus une fenêtre apparait En haut à gauche les différentes fonctions

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que l’on peut utiliser. Il est possible d’exporter cette couche comme une couche à part entière. Pour ce faire on utilise le menu Couche puis Enregistrer la sélectionne comme fichier Vectoriel

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Modifier une composition colorée dans Qgis

- Cliquer dans la colonne de gauche sur le nom de la couche, la fenêtre de Propriété de la couche - Sélectionner la fonction Style (1) puis sélectionner Pseudo-Couleur à bande unique (6), dans le type de

rendu. - Sélectionner pour chaque bande vidéo, la bande spectrale que vous souhaitez. - Cliquer sur Charger puis appliquer puis Ok - La nouvelle composition colorée apparait (2)

Explications

Selon le type d’image que vous utilisez le nombre de bandes spectrales disponibles varient. Dans ce cas de QGIS les 3 premiers bandes spectrales disponibles (ordre alphabétique) sont automatiquement affectées aux différents plans vidéos (Rouge, Vert, Bleu) de l’image pour obtenir la composition colorée.

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Calculer un indice radiométrique dans Qgis

- Aller dans le menu Raster puis sélectionner Calculatrice RASTER (1) - Rentre la formule de votre indice radiométrique en utilisant les références des images (2) - Choisir le nom du fichier destination

Explications

Une tendance en traitements de données est d’essayer de réduire la quantité de données sur lesquelles on travaille. En particulier on utilise des indices synthétiques significatifs, indices qui permettent de réduire la dimension de l’espace statistique de travail. Dans le cas de Pléiades on travaille dans un espace à 4 bandes spectrales. Avoir un ou des indices synthétiques corrélés à une problématique est un gain de temps et de traitement. Les indices radiométriques sont des formules fournissant des mesures quantitatives sur un paramètre de l’environnement.

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Utiliser un MNT dans Qgis

- Aller dans le menu Couche puis Ajouter une nouvelle couche RASTER. - Sélectionner votre fichier MNT. Il apparait comme une carte hypsographique (21) c’est à dire qu’une

nuance de gris est appliquée en fonction de l’altitude.

Explications

Il s'agit d'une représentation numérique du relief donc des valeurs d'altitude d'une zone donnée. On peut en dériver des indications sur les valeurs de pentes et d'exposition et sur les formes de la surface topographique d'une zone géographique donnée. Si l'on représente uniquement l'altitude du sol nu, on parle de MNT. Si l'on prend en compte les hauteurs de tous les objets placés sur celui-ci comme les bâtiments et la végétation, ce que l'on appelle le « sursol », on parle alors de Modèle Numérique d'Altitude (MNA). Un MNT peut prendre la forme de fichiers vecteurs (points, polygones où chaque entité porte l’information altimétrique), d'un fichier raster (où chaque pixel ou cellule porte l'information altimétrique), d'un Réseau de Triangles Irréguliers (TIN) et peut donc se décliner en plusieurs formats.

L’affichage par défaut d’un MNT n’est pas toujours facile à interpréter. Différents traitements permettent d’obtenir un autre rendu. Dans ce cas il s’agit d’un traitement qui conduira à l’obtention de l’image. Trois possibilités sont offertes :

- Le mode pente qui accentue les dénivelés, en niveau de gris mais auquel on peut associer une palette - Le mode relief qui utilise une palette de couleur et modifie le codage RVB afin d’accentuer les reliefs - Le mode ombrage qui permet d’obtenir les ombres provoquées par le relief (partir d’un éclairage défini et

qui peut être ensuite associé avec une autre image que l’on rend en partie transparente). Ces trois modes sont situés dans le menu Analyse De Terrain (22) Pour l’ombrage et la pente (23)

- On sélectionne les fichiers sources - On donne un nom au futur fichier - On clique sur OK et le fichier est crée

Pour le relief, la démarche est la même, mais il faut créer la gamme de couleur, on clique sur création automatique, les catégories apparaissent, il est alors possible de les modifier. ATTENTION la création automatique génère des bornes en fonction des valeurs minimales et maximales de l’image, elles sont différentes entre chaque image, donc si on utilise plusieurs dalles par exemple il faut normaliser les valeurs.

Obtenir les courbes de niveau à partir du MNT

Il est possible de faire apparaitre à partir du MNT les isohypses (lignes d’égales altitudes), pour ce faire on utilise la fonction Création De Contour. (24)

- On sélectionne le fichier source (MNT)


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- On donne un nom au futur fichier, il s’agira d’un fichier de type vecteur (format shapefiles) de type lignes - On sélectionne Nom D’attribut, ce qui permettra qu’à chaque ligne on puisse afficher la valeur de l’altitude - On clique sur OK et le fichier est crée

Le menu « Etiquette » (que l’on obtient dans la fenêtre de propriété après un double clic sur le nom de la couche dans la colonne de gauche) permet de d’étiqueter cette couche avec l’élévation.

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Fabriquer une zone tampon dans Qgis

- Pour créer une zone tampon, aller dans le menu Vecteur puis Outils de géotraitement et sélectionner Tampon(s) (26).

- Sélectionner la couche vectorielle contenant vos objets, choisir la distance tampon (attention aux unités),

- Donner un nom au fichier crée. (27) - Cliquer sur OK

Explications

Il est possible de générer une couche vectorielle représentant une surface définie par une distance à un objet situé au sein d’une autre couche vectorielle (cet objet pouvant être un point, une ligne ou une surface).

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