Teledetection Sup-mines 1a Bts

Filière :

GÉOLOGIE MINES PÉTROLE (GMP)

SUP-MINES ET ENERGIES 1A BTS

Etudiant

Nom & prénoms : : ……………………………………………………………………...

Contacts : ………………/ Courriel : ……………………………………………………..

TÉLÉDÉTECTION INTERPRÉTATIVE 2011-2012 Professeur : ASSOMA TCHIMOU VINCENT

Hydrogéologue - Master SIG, Télédétection et

Sciences de l’Information Géographique,

Chargé de cours

Support de cours en Sciences de la Terre

et des Ressources Minières

GSM : 05 65 61 48 - [email protected] TELEDETECTION & PHOTO-INTERPRETATION

REPUBLIQUE DE COTE D’IVOIRE

UNION – DISCIPLINE – TRAVAIL

MINSITERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

ETABLISSEMENT D’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR PRIVE

SOMMAIRE

INTRODUCTION ............................................................................................................................................... 1

CHAPITRE 1. GENERALITES SUR LA TELEDETECTION ........................................................................... 2

1.1. HISTORIQUE ............................................................................................................................................. 2

1.2. DEFINITION PHOTO-INTERPRETATION ET TELEDETECTION ............................................................ 2

1.2.1 TELEDETECTION ................................................................................................................................................... 2 1.2.2. PHOTO-INTERPRETATION .................................................................................................................................... 2

1.3. PRINCIPE DE LA TELEDETECTION ........................................................................................................ 2

1.4. LE SPECTRE ELECTROMAGNETIQUE ................................................................................................... 3

1.4.1 LES RAYONNEMENTS ELECTROMAGNETIQUES .................................................................................................... 3 1.4.2. LE SPECTRE ELECTROMAGNETIQUE ................................................................................................................... 5 1.4.2.1. LES RAYONS UV .............................................................................................................................................. 6 1.4.2.2. LE VISIBLE ........................................................................................................................................................ 6 1.1.4.2.3. L’INFRA ROUGE ............................................................................................................................................ 6 1.4.3. NOTION DE CORPS NOIRS, CORPS BLANCS ET CORPS GRIS ............................................................................... 6 1.4.3.1. CORPS NOIRS ................................................................................................................................................... 6 1.4.3.2. CORPS BLANCS ................................................................................................................................................ 6 1.4.3.3. CORPS GRIS ..................................................................................................................................................... 7

1.5. VECTEURS ET CAPTEURS ...................................................................................................................... 8

1.5.1. LES PLATES-FORMES OU VECTEURS ................................................................................................................... 8 1.5.2. LES CAPTEURS .................................................................................................................................................. 10

1.6. NOTION D’IMAGES ................................................................................................................................. 11

CHAPITRE 2. PHOTOINTERPRÉTATION GÉOLOGIQUE ....................................................................... 13

2.1. PRINCIPE, METHODE D’ACQUISITION ET AVANTAGES DES PHOTOS AERIENNES ..................... 13

2.2. FONDEMENT DE L’INTERPRETATION.................................................................................................. 13

2.3. INTERPRETATION DES ELEMENTS GEOLOGIQUES ......................................................................... 15

2.3.1. PHOTOGEOLOGIE ET LITHOLOGIE ..................................................................................................................... 15 2.3.2. PHOTOGEOLOGIE ET TECTONIQUE .................................................................................................................... 16

2.4. LES DOMAINES D’APPLICATIONS ........................................................................................................ 16

2.4.1. CARTOGRAPHIE GEOLOGIQUE .......................................................................................................................... 16 2.4.2. RECHERCHE MINIERE ........................................................................................................................................ 16 2.4.3. HYDROGEOLOGIE .............................................................................................................................................. 16 2.4.4. GEOLOGIE DE L’INGENIEUR ............................................................................................................................... 16

2.5. QUELLES INFORMATIONS PUIS-JE RETROUVER SUR UNE PHOTO AERIENNE ? ........................ 16

2.6. TECHNIQUE D’UTILISATION DU STEREOSCOPE ............................................................................... 20

ANNEXES.………………………………………………………………………………………………………………21

TELEDETECTION – Sup-Mines 1A BTS 2011-2012 Page -1- M. ASSOMA TCHIMOU V., [email protected]

INTRODUCTION

De nos jours, la télédétection est souvent utilisée pour cartographier les ressources naturelles. Les

photographies aériennes et les images numériques acquises à partir de plates-formes aéroportées,

spatioportées et navales sont utilisées pour la production de cartes topographiques des régions terrestres

et océaniques, et de cartes de ressources naturelles telles que la végétation, la géologie, les sols et les

activités anthropiques. Les images de télédétection servent également à produire des cartes détaillées de

zones urbaines, d'établissements industriels, de sites d'exploitation et autres activités anthropiques dans le

paysage. Les données du rayonnement gamma et du magnétisme acquises de capteurs aéroportées sont

régulièrement utilisées pour l'exploitation et la cartographie géologique. Certaines municipalités ont même

employé les photographies aériennes pour identifier les constructions non déclarées.

La vision humaine est un impressionnant système de télédétection. Nos yeux détectent la lumière du

spectre visible réfléchie par notre environnement que notre cerveau perçoit comme une image. Par la suite,

nous interprétons la couleur, la texture, la forme et la taille des éléments afin d'en déterminer l'identité (qui

ou que sont-ils), l'état, la vitesse et la direction de déplacement et autres caractéristiques. Elle est toutefois

limitée pour la cartographie et la surveillance des ressources de la Terre. Notre capacité à emmagasiner et à

se remémorer les images est inexacte et il n'existe aucune méthode pour reproduire ce que nous voyons.

De plus, nous ne pouvons obtenir de l'information dans les longueurs d'onde auxquelles l'œil n'est pas

sensible.

La télédétection offre de nombreux avantages sur la vision subjective de l'humain. Cette technologie

permet d'observer une grande région d'un seul coup d'œil (vue synoptique) d'une perspective aérienne. Les

images peuvent ainsi être acquises rapidement et de façon répétitive au-dessus de grandes régions. C'est

pour cette raison qu'elle fait maintenant partie intégrante des travaux de cartographie et d'inventaire de la

plupart des ressources naturelles. Les satellites météorologiques produisent des mises à jour d'images à

toutes les heures.

La disponibilité de ces données en format numérique, la mise au point d'ordinateurs économiques et

rapides, et la conception de logiciels d'analyse d'image permet aux organisations d'utiliser ces données et

cette technologie. La diversité des sources d'images satellitaires, en particulier les images à haute

résolution, permet d'observer toutes les régions de la Terre. Les données de télédétection sont maintenant

omniprésentes dans la gestion des ressources de la Terre suite aux innovations techniques dans l'analyse

de données de télédétection et leur intégration à d'autres données géographiques, à l'aide d'outils tels que

les SIG (Sciences de l’Information Géographique).

Le choix d’une donnée de télédétection (aérienne ou spatiale) va dépendre du but rechercher en

termes de cartographie et du suivi de l’environnement, mais aussi des moyens d’investissement compte

tenu du coût élevé pour l’acquisition d’une scène.

La première partie de notre étude va s’articuler autour des généralités sur la TELEDETECTION

particulièrement les principes fondamentales ;

La deuxième partie sera consacrée à la PHOINTERPRETATION GEOLOGIQUE.


CHAPITRE 1. GENERALITES SUR LA TELEDETECTION

1.1. HISTORIQUE

Deux événements indépendants mais importants marquent la naissance de la Télédétection :

- Le premier événement est le 1er

vol en ballon en 1783 ;

- La plaque photographique (le Daguerréotype) par DAGUERRE et NIEPCE en 1839.

Ces deux événements jumelés vont permettre à Félix Tournachon en 1858 de faire la première

photographie aérienne de la ville de Paris en ballon. Ceci constitue le point de départ de tout un

cheminement qui jettera les bases de la Télédétection moderne.

La photographie aérienne à partir de ballon a été utilisée en 1862 aux Etats-Unis durant la guerre civile et en

1886 en Russie. La 1ere

photographie en avion a été faite en 1909. L’utilisation de la stéréoscopie a

commencé en 1912. En 1914, l’interprétation des photographies aériennes est utilisée pour la

reconnaissance des mouvements des troupes et des installations logistiques. Ce n’est qu’en 1936 que sont

utilisées les photographies aériennes dans un but géologique par la compagnie Shell. Ce fut la naissance de

la photogéologie. C’est alors que, ARAGO en 1940 va préconiser l’application de ce procédé à l’étude des

cartes topographiques.

La photo-interprétation devient la technique d’exploration après les sciences géographiques appliquées.

Le passage de la Photo-interprétation à la Télédétection est l’aboutissement d’efforts entrepris en 1960 pour

améliorer les techniques de la Télédétection aéroportée avec le développement des vecteurs et des

capteurs RADAR (développés par les militaires). La Télédétection connaît un grand essor parce que la

conquête de l’espace lui a donné la véritable dimension de ses possibilités. A partir de 1960, on assiste à

l’apparition des photographies à haute altitude à partir des satellites comme les capsules Mercury, GEMINI,

Apollo etc.. Le 23 Juillet 1972 est lancé le satellite ERTS-1 qui deviendra plus tard LANDSAT-1. C’est

LANDSAT qui va vulgariser la Télédétection.

1.2. DEFINITION PHOTO-INTERPRETATION ET TELEDETECTION

1.2.1 Télédétection

La Télédétection est l’ensemble des connaissances et techniques utilisées pour déterminer des

caractéristiques physiques et biologiques d’objets par des mesures effectuées à distance, sans contact

matériel avec ceux-ci (selon COMITAS : Comité Interministériel de la terminologie de la Télédétection

aérospatiale)."Télé" signifie «à distance» et détection veut dire «découvrir» ou «détecter».

La télédétection est la science, la technologie et l'art d'acquérir de l'information sur des objets ou des

phénomènes sans contact direct avec eux. Cette détection à distance des variations d’absorption, de

réflexion et d’émission des ondes électromagnétiques se fait sous forme de photographies,

d’enregistrements donnant lieu à des images ou des profils.

1.2.2. Photo-Interprétation

La Photo-interprétation est la technique qui consiste à faire des interprétations des photographies aériennes.

Il s’agit d’identifier les objets sur les photos et leur donner une signification.

1.3. PRINCIPE DE LA TELEDETECTION

La base fondamentale de toute mesure de Télédétection est l’acquisition des informations sur les objets par

l’utilisation de leurs propriétés physiques. Cette information est transportée vers les appareils d’observation

(enregistrement) par l’intermédiaire d’un rayonnement électromagnétique émis soit à partir de l’espace (soleil

ou des sources artificielles), soit à partir de la terre (émission des objets terrestres).

Le principe de base sur lequel repose la Télédétection est donc la mesure de l’énergie électromagnétique

réfléchie ou émise par les objets. La fréquence d’acquisition des données peut aller de quelques heures à

quelques semaines, en fonction des capteurs utilisés et cette possibilité autorise les études basées sur la

dynamique des phénomènes et l’analyse des mécanismes de l’évolution.

La Télédétection est le fruit de l’interaction entre trois éléments fondamentaux : Une source d’énergie, une

cible et un vecteur.


(A)

(B)

Figure 1.1 : Emission et réception du rayonnement électromagnétique

La cible est la portion de la surface terrestre observée par le satellite dont la taille est variable d’une

dizaine de Km² à plusieurs milliers de Km2 ;

La source d’énergie est l’élément qui éclaire la cible en émettant une onde électromagnétique.

Généralement il s’agit du soleil. Toutefois, la technologie RADAR (capteur SAR) embarqué sur le

satellite produit elle-même sa propre source d’énergie. Ces capteurs radar ont une double fonction

(émetteur-récepteur). Lorsque l’on mesure la chaleur qui se dégage à la surface de la cible (infra

rouge thermique), cette cible est source d’énergie (bien qu’il s’agisse d’énergie solaire stockée et

réémise).

Le vecteur (ou plate-forme de télédétection) mesure l’énergie solaire (rayonnement

électromagnétique) réfléchie par la cible. La distance entre le vecteur et la cible varie de quelques

centaines de mètres à 36 000 Km.

La Télédétection utilise les radiations dans l’intervalle compris entre l’ultraviolet (0,4 μ) et les micro-ondes.

Les signaux captés proviennent de la surface ou de la très proche surface et sont restitués sous forme

photographique à partir d’un film ou d’un enregistrement de type numérique sur une bande magnétique.

La télédétection optique passive utilise les rayonnements réfléchis ou émis par les objets détectés.

L’acquisition dans plusieurs bandes (ou intervalles de longueurs d’onde) permet d’identifier les objets par

l’étude de leur signature spectrale.

1.4. LE SPECTRE ELECTROMAGNETIQUE

1.4.1 Les rayonnements électromagnétiques

Selon Maxwell, la radiation électromagnétique est une forme dynamique d’énergie qui ne se manifeste que

dans son interaction avec la matière. Le rayonnement électromagnétique est donc un champ de forces dont


les variations affectent les propriétés électromagnétiques de la matière. Une variation du champ magnétique

va créer un courant électrique et vis-versa d’où le terme électromagnétique.

La forme de l’onde

Figure 1.2 : Représentation de l’onde électromagnétique

Une onde électromagnétique est formée

par deux vecteurs orthogonaux

indissociables avec une amplitude

variant périodiquement avec le temps :

le champ électrique E et le champ

magnétique H.

La direction de propagation est

orthogonale au plan défini par le champ

électrique E et le champ magnétique H.

C’est donc une onde sinusoïdale.

Equation de l’onde électromagnétique (EM) : La description mathématique de toute onde peut être faite

par sa fonction d’onde : ( )

Avec x : le sens du déplacement de l’onde, t : le temps mis en secondes, E0 : l’amplitude, w = 2πf : la

pulsation (fréquence angulaire), : le déphasage et : le nombre d’onde.

Les caractéristiques de l’onde EM

Période T : c’est le temps durant lequel l’onde fait une oscillation complète entre deux points

homologues. T = 2π/w = 1/f avec f la fréquence ;

Fréquence f : c’est le nombre de cycle par seconde passant par un point fixe. C’est donc l’inverse

de la période. f = 1/T= w/2π ;

Longueur d’onde : Par définition λ la longueur d’onde est la distance entre deux points

homologues successifs. La longueur d’onde est dépendante du milieu de propagation. , où

v représente la vitesse de propagation. Il vaut mieux caractériser un type d’onde par sa fréquence

plutôt que par sa longueur d’onde ;

Vitesse v : dans le vide et dans l’air, la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques est la

célérité de la lumière C = 300 000 km/s. La vitesse est aussi dépendante du milieu. Mais dans les

fréquences du visible, de l’Infra Rouge (IR) et de l’Ultra-Violet (UV), on peut caractériser les ondes

par leurs longueurs d’ondes.

Amplitude E0 : Elle exprime l’intensité I de l’onde électromagnétique. Plus l’amplitude est grande,

plus la radiation est intense.

Quelques propriétés des ondes électromagnétiques

Emissions : Tout corps dont la température est supérieure à 0°K (-273°C) émet un rayonnement

électromagnétique. Le corps qui émet est souvent appelé source. Les ondes émises par la source se

déplacent en ligne droite tant que l’indice de réfraction du milieu reste constant.

Absorption : Un corps dont la surface reçoit un REM peut en absorber une partie. Cette partie absorbée

sert à modifier l’énergie interne du corps considéré (par exemple en augmentant sa température interne). Le

rapport entre l’énergie absorbée et l’énergie reçue est appelé coefficient d’absorption ou absorptivité .

Dans tous les cas 0 < < 1. C’est la part de l’énergie incidente qui est absorbée par l’objet.

Réflexion : Un corps qui reçoit une certaine quantité d’énergie rayonnante d’une source extérieure peut

réfléchir une partie. Le rapport entre l’énergie réfléchie et l’énergie incidente est appelé coefficient de

réflexion ou réflectivité β avec 0 < β < 1. C’est la quantité d’énergie renvoyée par la surface. Dans le cas où

l’énergie reçue est l’énergie solaire et où les surfaces irradiées sont des surfaces terrestres, la réflectivité est

souvent appelée l’albédo.


Transmission : Tout corps qui reçoit une certaine quantité d’énergie rayonnante peut en transmettre une

certaine partie. Le rapport entre l’énergie transmise et l’énergie incidente est appelé coefficient de

transmission ou transmissivité avec 0< <1. C’est la part de l’ei qui va traverser l’objet sans être altérée.

Une application du premier principe de thermodynamique nous amène à dire que la somme des énergies

réfléchie, absorbée et transmise est égale l’énergie incidente (principe de conservation de l’énergie). A

chaque instant, .

Diffusion : Le fait que des particules microscopiques soient présentes dans un milieu de transmission

comme par exemple l’atmosphère entraîne la diffusion dans toutes les directions du milieu d’une partie de

l’énergie émise. Si l’énergie émise est la lumière, l’importance de la diffusion est fonction de la longueur

d’onde ( = 0,4 µm : longueur d’onde Bleue diffusion de l’atmosphère la Terre planète bleue).

a) Absorption, Réflexion et Transmission

b) Diffraction

Figure 1.3 : Propriétés des ondes électromagnétiques

1.4.2. Le spectre électromagnétique

Toute onde électromagnétique est la résultante de plusieurs ondes sinusoïdales simples superposées.

Chaque onde étant caractérisée par son amplitude, sa fréquence et sa longueur d’onde propre. Si on fait le

raisonnement inverse, on peut décomposer un rayonnement électromagnétique en ondes sinusoïdales

élémentaires appelées composantes spectrales. Le mot spectral renvoie au spectre obtenu quand la

lumière blanche est décomposée à travers un prisme. Le spectre électromagnétique s’étend des courtes

longueurs d’ondes (dont font partie les rayons et rayons χ) aux grandes longueurs d’ondes (micro-ondes et

ondes radio). La Télédétection utilise plusieurs régions du spectre électromagnétique.

Figure 1.4 : Les bandes de fréquence (spectre électromagnétique) employées en télédétection


1.4.2.1. Les rayons UV

Les plus petites longueurs d’ondes utilisées par la télédétection se situent dans l’ultra-violet. Ce

rayonnement se situe au-delà du violet de la partie du spectre visible. Les différents matériaux de la surface

terrestre, surtout les roches et minéraux entrent en fluorescence ou émettent de la lumière visible quand ils

sont illuminés par un rayonnement ultraviolet.

1.4.2.2. Le Visible

La lumière que nos yeux (nos tout premiers ‘‘capteurs de Télédétection’’) peuvent déceler se trouve dans ce

qui s’appelle le ‘‘spectre visible’’. On remarquera alors que le spectre du Visible représente une toute petite

partie de l’ensemble du spectre électromagnétique. Une grande partie du rayonnement électromagnétique

qui nous entoure est invisible à l’œil nu, mais il peut cependant être capté par d’autres dispositifs de

Télédétection. Les longueurs d’ondes du Visible s’étendent de 0,4 m à 0,7 m. C’est la seule partie du

spectre que nous pouvons associer à la notion de couleurs. Les longueurs d’ondes du spectre visible que

nous percevons comme des couleurs sont :

Violet : 0,4 – 0.446 m; Bleu : 0,446 – 0,500m ; Vert : 0,500 – 0,578 m ;

Jaune : 0,578 – 0,592 m ; Orange : 0,592 – 0,620 m ; Rouge : 0,620 – 0,7 m.

La lumière du soleil qui paraît uniforme ou homogène est en réalité composée d’une quantité de longueurs

d’ondes dans les parties de l’UV, du visible et de l’IR du spectre.

1.1.4.2.3. L’Infra Rouge

L’Infra Rouge s’étend approximativement de 0,7 à 100 m. Cet intervalle est environ 100 fois plus large que le

spectre visible. L’IR se divise en deux catégories : IR réfléchi et IR émis ou thermique. Le rayonnement

dans la région de l’IR réfléchi est utilisé en Télédétection de la même façon que le rayonnement visible. L’IR

Thermique est très différent du spectre visible et de l’IR réfléchi. Cette énergie provient essentiellement du

rayonnement qui est émis sous forme de chaleur par la surface de la Terre.

1.4.3. Notion de corps noirs, corps blancs et corps gris

L’absorption et l’émission varient selon la nature des corps. A température ordinaire, certains corps tels que

les métaux réfléchissent toute la radiation incidente et n’absorbent rien. D’autres par contre absorbent toute

la radiation incidente ; d’autres encore absorbent une partie et réfléchissent une autre partie de la radiation

incidente.

1.4.3.1. Corps noirs

Figure 1.5 : Rayonnement émis par un corps noir

On appelle corps noir (CN), un corps idéal théorique qui

absorberait intégralement toute la radiation incidente.

Le corps noir ne réfléchirait ni ne transmettrait aucune

radiation mais émettrait toute la radiation reçue.

( ) ( )

( ) ( )

Avec, : émissivité

De toutes les lois qui régissent les rayonnements électromagnétiques, celle de Stephan Boltzmann qui régit

la puissance totale de la radiation émise par un corps noir. On chauffe un corps à la température absolue T

et on mesure la quantité d’énergie émise (E) que ce corps rayonne par cm2 et par seconde (cm

-2.s

-1) :

E : la quantité d’énergie émise par unité de temps ; T : Température absolue du corps

noir en degré Kelvin (°K) ; = 5,67.10-8

Wm-2

K-4

: Constante de Stephan Boltzmann

1.4.3.2. Corps blancs

A l’opposé du corps noir, le corps blanc serait un corps idéal qui réfléchirait toutes les radiations lumineuses

qu’il reçoit à n’importe quelle température (α = 0, β = 1 et = 0).


1.4.3.3. Corps gris

Entre le corps noir parfait et le corps blanc parfait se situe la gamme des corps gris ou corps réels de

propriétés d’absorption et de réflexion intermédiaires entre les deux limites extrêmes de comportement vis à

vis de la lumière (0 < β < 1 et 0 < α < 1).

Notion d’Emissivité :

Toutes les surfaces naturelles sont considérées comme des corps gris parce qu’elles n’obéissent pas

totalement aux lois des corps noirs :

- elles ont un pouvoir réflecteur ;

- elles peuvent transmettre par transparence une partie plus ou moins grande de l’énergie incidente.

Pour toutes ces raisons, pour un corps gris la loi de Stephan Boltzmann devient :

avec, : émissivité du corps considéré ( 0 < ξ < 1)

A températures égales un corps gris émet donc moins d’énergie qu’un corps noir et son émissivité est

donnée par :

Quelques exemples de corps naturel dont ξ est proche de 1 : l’eau, toutes les roches de couleur sombre

(gabbro, basalte, diorite, asphalte (goudron)).

Quelques exemples de corps naturel dont ξ est proche de 0 : Toutes les roches siliceuses, les sables sec

(quartz), certains calcaires.

Variation spectrale de l’émissivité et de la réflectance des corps gris

Dans les bandes spectrales étroites, l’émissivité des corps gris est très différente de celle des corps noirs

proprement dits. Ces variations spectrales de l’émissivité ainsi observées sont typiques pour chaque corps

gris. L’émissivité présente toujours un minimum local qui est caractéristique du corps considéré. Dans un

même domaine spectral, les mêmes corps peuvent émettre beaucoup ou très peu.

C’est le cas de l’eau dont l’émissivité est de 1 dans le Thermique ( = 8 – 14 µm) alors que dans les

Hyperfréquences l’émissivité de l’eau est de 0,35 µm (RADAR). Les minima locaux d’émissivité qu’on

appelle REST.STRAHLEN varient selon les minéraux (exemples illustratifs).

La réflectance des corps est toujours non nulle. La réflectance des surfaces terrestres varie comme c’est le

cas de l’émissivité avec la longueur d’onde. Ces variations spectrales de la réflectance donnent aux objets

éclairés par la lumière blanche une couleur différente du gris. Ainsi, un objet qui réfléchit du rayonnement

rouge apparaît rouge, l’énergie incidente (ei) qu’il absorbe plus les autres couleurs et réfléchit le rouge

(exemples illustratifs).

Notion de signature spectrale

L’analyse du signal électromagnétique réfléchi ou émis par la surface permet d’en caractériser la

composition. Dans le domaine spectral de la télédétection optique, l’émission est prépondérante dans l’IRT

alors que le phénomène de réflexion est prépondérant dans le Visible. Les variations spectrales de

l’émissivité et de la réflectance sont une manifestation de ce qu’on appelle la signature spectrale des corps

(ce qui les caractérise, les identifie, permet de les différentier). Dans le domaine de la Télédétection, les

surfaces observées peuvent être identifiées par sept signatures différentes :

La signature par la mesure de l’intensité du signal émis ou réfléchi ;

La signature spectrale proprement dite associées à la couleur au sens large ;

La signature spatiale exprimant la forme des objets et leur arrangement ;

La signature angulaire associée à l’anisotropie de la surface des objets et de l’atmosphère.

La signature temporelle associée aux modifications de la surface comme la croissance de la végétation ;

La signature par la polarisation du signal (RADAR) ; La signature par la mesure de la phase (RADAR).

Ces différentes signatures vont permettre d’identifier tous les corps naturels. Les observations faites dans le

visible et le proche infra-rouge (PIR) utilisent le phénomène da la réflexion du rayonnement solaire à la

surface. Dans le domaine thermique et de l’hyperfréquence on mesure l’émission naturelle des surfaces.


Les surfaces minérales naturelles (ou artificielles) ont des réponses caractéristiques essentiellement fonction

de : leur nature, leur teneur en eau, leur teneur en minéraux et leur rugosité.

Notion de fenêtre atmosphérique

Dans les domaines spectraux où l’atmosphère est transparente au rayonnement, l’énergie incidente

possède une transmissive élevée, il est donc possible de détecter certaines caractéristiques de la surface

terrestre à partir des capteurs aéroportés. Les zones du spectre où l’atmosphère est transparente au

rayonnement porte communément le nom de «fenêtres» à cause de l’analogie faite avec les fenêtres dans

un mur.

Les principales fenêtres atmosphériques se situent dans le visible et le proche infrarouge (PIR.), dans l’IR

thermique et dans les Hyperfréquences.

N.B. : La Télédétection passive fonctionne dans le domaine du visible et de l’IR.

Les bandes spectrales en Télédétection

Les fenêtres atmosphériques ont une conséquence sur la sélection des bandes spectrales utilisables en

Télédétection. Les bandes spectrales utilisables en Télédétection satellitaire ne peuvent correspondre

qu’aux fenêtres atmosphériques transparentes aux rayonnements. Les bandes les plus exploitées sont :

0,4 – 1,1 μm : utilisés par tous les satellites ;

1,5 – 1,8 μm : Skylab, Landsat ;

2,1 – 2,3 μm : Skylab, Landsat ;

3,5 – 3,9 μm : NOAAG-11, TIROSN;

10,5 – 12,5 μm: Skylab, Landsat, NOAAG-11, TIROSN.

1.5. VECTEURS ET CAPTEURS

Pour enregistrer de façon adéquate l’énergie réfléchie ou émise par une surface ou une cible donnée, on

doit installer un capteur sur une plate-forme distante de la cible observée.

1.5.1. Les plates-formes ou vecteurs

Une plate-forme est un engin aérien ou terrestre capable de porter un capteur dans les conditions

d’opérations souhaitées. Elles sont également fonction de l’altitude. On distingue les plates-formes

aériennes, spatiales et terrestres.

1.5.1.1. Les plates-formes terrestres

Ce type de plate-forme est utilisé pour l’expérimentation et l’étalonnage (calibrage). C’est un bras

télescopique fixé à un camion ou à un véhicule tout terrain à l’extrémité duquel le capteur est fixé. On

enregistre les données au sol (surface) en même temps que les avions ou les satellites ; ce qui permet

d’établir des corrélations entre les paramètres liés aux objets d’intérêt.

1.5.1.2. Les plates-formes aériens

Parmi ce type de plate-forme on distingue deux modèles : les ballons et les avions.

Les ballons : Ce sont les toutes premières plates-formes les plus anciennes en Télédétection (voir prise de

vue de Paris avec Félix Donatien). De nos jours, ils sont peu utilisés. Il existe trois types de ballons :

les ballons libres stratosphériques : Altitude 30 – 40 Km, variation de l’échelle des documents

(photos) recueillis, paramètres directionnels incontrôlables dû à l’influence des vents ;

Les ballons captifs troposphériques : ils sont rattachés au sol par un câble et explorent la couche

atmosphérique la plus visible de la Terre ; altitude : 300 m. Ils sont utilisés pour étudier les

phénomènes dynamiques (exemple : pollution des eaux) ;

Les ballons dirigeables : ils permettent d’adapter une altitude ; ils ont une possibilité de déplacement

par rapport à l’altitude souhaitée, ils permettent de contrôler l’échelle des documents recueillis.

Les avions sont d’un emploi très souple et pouvant embarquer des poids considérables avec un contrôle

précis des capteurs en vol. Par contre, ils se heurtent à trois limitations importantes :

- pas de garantie pour la répétitivité des prises de vue et la météo va perturber le plan de vol ;

- le territoire couvert en une mission est limité ;

- les coûts sont élevés.


En fonction de leurs altitudes de vol on distingue deux types d’avions :

Les plus utilisés dont l’altitude de vol est comprise entre 3 000 m et 8 000 m, permettent l’acquisition

de Photographies aériennes à grande et à moyenne échelles (1/2 000 à 1/80 000). N.B. : grande

échelle (zone couverte réduite) ; très grande échelle (zone couverte détaillée).

Les avions « hyper altitude » permettent l’acquisition de Photographies aériennes à petite échelle

(1/100 000 à 1/120 000).

1.5.1.3. Les plates-formes spatiales : les satellites et les fusées sondes

Les fusées sondes et véhicules spatiaux :

Ce sont des fusées qui décrivent une trajectoire suborbitale permettant d’effectuer des mesures et des

expériences Ils ont des coûts de lancement très élevés et sont donc moins rentables.

Les satellites :

Par définition un satellite est un objet qui est en orbite (tourne) autour d’un autre objet dans ce cas-ci la

Terre. Par exemple la lune est un satellite naturel de la Terre. Les satellites sont donc des vaisseaux qui

sont en orbite terrestre qui se déplacent selon un ellipsoïde dont un des foyers est occupé par la Terre.

Figure 1.6 : Plan orbital du satellite

Les caractéristiques géométriques de l’orbite du satellite se définissent à l’aide des paramètres suivants :

- l’altitude du périgée et de l’apogée donne l’excentricité . Les valeurs sont fixées en

fonction du type de mission envisagée mais ne peuvent pas descendre en dessous de 200 km en raison des

forces de frottement de l’atmosphère. Généralement les satellites de la Terre décrivent des orbites de faible

excentricité. Ce sont donc des orbites presque circulaires. C’est pourquoi on exprime leur altitude en altitude

moyenne.

- l’inclinaison i : c’est l’angle défini par l’intersection du plan orbital et du plan équatorial terrestre.

Pour un angle i < 90°, la projection du mouvement du satellite sur le plan équatorial serait décrite par un

observateur situé au pôle nord dans le sens direct (sens contraire des aiguilles d’une montre).

Si 90°< i < 180°, pour le même observateur situé au pôle nord, la projection du mouvement du satellite sur le

plan équatorial semblerait être décrite dans le sens rétrograde (sens des aiguilles d’une montre).

Les satellites décrivent trois types de trajectoires orbitales : les orbites héliosynchrones, les orbites

géostationnaires et les orbites circulaires quelconques.

- Orbite héliosynchrone : Si le plan de l’orbite du satellite reste fixe par rapport au plan orbital de la Terre

autour du soleil, l’orbite du satellite est dit héliosynchrone. La conséquence est que le satellite passe au-

dessus d’un point géographique quelconque approximativement à la même heure. L’inconvénient est que

les altitudes sont relativement faibles (≈ 700 km) ; ce qui entraîne un réajustement continuel des altitudes

d’où un freinage des satellites.

- Orbite géostationnaire : Si le satellite reste constamment au-dessus d’un point fixe de la Terre, l’orbite est

dit géostationnaire. Le plan de l’orbite se confond avec celui de l’équateur et cet orbite est circulaire (i=0).

L’orbite est géosynchrone. Le satellite apparaît immobile à un observateur terrestre parce que sa vitesse


angulaire est égale à celle de la Terre (mais en fait il est en mouvement autour du Soleil). Ces satellites sont

situés à 36 000 Km. La période de rotation est de 24H.

Il permet la surveillance constante des zones très étendues de la Terre ;

les limites de résolution sont très faibles (exemple METEOSAT) ;

utilisation en météo et en télécommunication.

- Orbite circulaire quelconque : L’orbite est circulaire et offre l’avantage de survoler la Terre à la même

altitude.

Les satellites artificiels représentent donc la plate-forme idéale pour l’observation de Terre. Ils sont de deux

types : les satellites à défilement et les satellites géostationnaires :

Les satellites à défilement permettent une observation cyclique de la Terre. C’est le cas du satellite

Landsat qui permet de réaliser à 900 km d’altitude une couverture complète du globe en 18 jours ;

Les satellites géostationnaires (voir orbite géostationnaire) sont difficilement exploitables pour les

sciences de la Terre.

Parmi les différents satellites optiques de Télédétection, on distingue : LANDSAT (1 à 7), SPOT, ASTER de

Terra, etc.

1.5.2. Les Capteurs

Un capteur est un appareil capable de recevoir le rayonnement qui vient du sol (émis ou réfléchi) dans une

certaine gamme de longueur d’ondes et de le transformer en un signal permettant la mémorisation de

l’information. Il est associé à un détecteur. Les principaux capteurs sont :

- appareils photographiques

- radiomètre à balayage multispectral (visible)

- radiomètre thermique à balayages mono ou multispectraux

- radar latéral

1.5.2.1. Appareils photographiques

Ce sont les premiers et les mieux connus de tous les capteurs. Ils permettent une vision stéréoscopique

d’une portion de paysage ou « scène ». Généralement les prises de vues systématiques et stéréoscopiques

sont faites avec des caméras à axe vertical qui permettent l’observation d’un stéréogramme grâce auquel il

est possible de créer la vision en relief. De nombreux paramètres d’ordre naturel ou technique influencent la

restitution des densités en noir et blanc ou en couleurs. Ces paramètres sont :

- la couleur de l’objet

- la position de l’objet par rapport au soleil

- la transparence atmosphérique

Facteurs naturels

- la distance focale

- l’altitude de vols

- le type d’émulsion et de filtre

- l’angle du faisceau perspectif

Facteurs techniques

Remarque : Le rapport de la distance focal et de l’altitude de vol détermine l’échelle la photographie aérienne :

avec e : l’échelle de la photographie aérienne ;

f : la distance focale et H : l’altitude de vol.

Les films utilisés pour réaliser une couverture aérienne sont les « détecteurs et les enregistreurs » de

l’énergie réfléchie par la scène. On distingue trois catégories de films en fonction de leur sensibilité spectrale

(aptitude à capter un rayonnement) :

les films en noir et blanc (type panchromatique, IR) sont sensibles aux longueurs d’ondes du Visible et

du proche infrarouge (type IR) ;

les films en couleur sont composés de trois couches sensibles aux couleurs primaires (B.V.R) ;

les films ‘‘ fausses couleurs’’ ou infrarouge couleur (technique pour capter l’IR).


1.5.2.2. Radiomètres multi-spectraux à balayage (visible)

Le principe des radiomètres multispectraux est de capter séparément grâce à un dispositif optique, le

rayonnement suivant certaines plages de longueurs d’ondes et d’enregistrer quantitativement le signal

correspondant sur une bande magnétique. Les images que l’on obtient par ce principe ne sont pas

stéréoscopiques. A l’inverse, ces radiomètres fournissent plus d’une image pour une même scène. Ce qui

permet au Thématicien de découvrir la ‘‘signature spectrale’’ des matériaux et des objets. Ils opèrent dans

la partie visible du spectre électromagnétique.

1.5.2.3. Radiomètres thermiques

Ils ont le même principe que les radiomètres multispectraux. Mais leur fenêtre d’opération est l’infrarouge

thermique. Dans cette partie du spectre, l’énergie captée est soit en partie réfléchie et en partie rayonnée

soit essentiellement rayonnée.

1.5.2.4. Radar latéral

Le radar (Radio Detection And Ranging) latéral utilise les capteurs micro-ondes qui sont des capteurs actifs

dans lesquels l’émission du signal est contrôlée par le détecteur. Il existe plusieurs types de radars latéraux

en fonction de la longueur d’onde utilisée et des possibilités de polarisation qu’ils permettent.

- radar monofréquence, monopolarisation ;

- radar monofréquence, multipolarisation ;

- radar multifréquence, multipolarisation.

Les radars peuvent être utilisés quel que soit le temps dans une certaine gamme de fréquences. Son

principe est basé sur l’émission des paquets d’impulsions électromagnétiques vers le sol balayant celui-ci

selon un faisceau étroit transversal à la trace du satellite. L’énergie réfléchie par le sol détermine un signal

électromagnétique de retour capté par l’antenne puis amplifié et enregistré. Le système mesure en fait le

temps qui s’écoule entre l’émission du signal et le retour de celui-ci, le temps mesuré étant proportionnel à la

distance parcourue par le signal. Les caractéristiques spatiales des capteurs RADAR sont la longitude qui

dépend de la longueur d’antenne et la résolution transversale qui dépend de la durée du paquet d’impulsion

émis.

N.B. Notion de Télédétection active et télédétection passive

Lorsque le satellite ne fait que capter le rayonnement réfléchi ou émis naturellement par l’objet, on parle de

Télédétection passive.

Lorsque le satellite capte le rayonnement rétrodiffusé d’un faisceau d’ondes calibrées qu’il a lui-même émis,

on parle de Télédétection active. C’est le radar qui agit en mode actif.

1.6. NOTION D’IMAGES

L’énergie électromagnétique peut être perçue de façon photographique ou de façon électronique. Le

processus photographique utilise une réaction chimique sur une surface sensible à la lumière pour capter et

enregistrer les variations d’énergie. Il est important en Télédétection de distinguer les thèmes «image» et

«photographie». Une image est une représentation graphique quel que soit la longueur d’onde ou les

dispositifs de Télédétection qui ont été utilisés pour capter et enregistrer l’énergie électromagnétique. Une

photographie désigne spécifiquement toute image captée et enregistrée sur une pellicule photographique.


Les photographies enregistrent naturellement les longueurs d’ondes entre 0,3 et 0,9 µm (portion du Visible

et de l’IR réfléchi).

Remarquons que toute photographie est une image mais que les images ne sont pas toutes

photographiques. Une photographie peut être présentée et affichée en format numérique en divisant l’image

en petits morceaux de taille et forme égales (pixel). La luminosité de chaque pixel est représentée par une

valeur numérique. L’image est affichée avec différentes teintes de gris, de noir à blanc.

Blanc = Bleue (B) + Vert (V) + rouge (R)

Jaune (J) = V + R = - B J complémentaire de B.

Cyan (C) = B + V = - R C complémentaire de R.

Magenta (M) = B + R = - V M complémentaire de V.

Le pixel représente le plus petit point distinguable dans une image. Chaque pixel possédant une teinte, c’est

la juxtaposition des différents pixels qui produit une image. Chaque image est donc constituée de petits

éléments de petites surfaces qui portent le nom de pixel. Le bit est la plus petite unité d’information

manipulable par un ordinateur. Le nombre de bits intervenants dans le codage d’un pixel définit le nombre

maximal de teintes différentes que peut prendre le pixel.

1 bit = 21 : les valeurs sont 0 ou 1 ;

8 bit = 28 = 256 valeurs : les valeurs varient de 0 à 255.

1 byte (1 octet en Français) = 8 bits.


CHAPITRE 2. PHOTOINTERPRÉTATION GÉOLOGIQUE

Lorsque l’on observe une photo on voit divers objets de différentes tailles et formes. Certains de ces

éléments sont identifiables, par contre d’autres non. Quand nous pouvons identifier ce que nous voyons sur

la photo et si on peut communiquer cette information à d’autres personnes, on fait alors de la photo-

interprétation. C’est le principe qui consiste à faire des interprétations à partir de photos aériennes. De cette

définition, on se rend compte que plusieurs personnes en fonction de leur spécialité peuvent extraire

différentes informations d’une photo aérienne.

L’usage des photos aériennes pour obtenir de l’information géologique qualitative et quantitative est connu

sous le nom de photogéologie. Les photos aériennes sont utilisées aujourd’hui pour identifier et dresser une

carte des formes du terrain, des modèles d’écoulement, des traits structuraux tels que : les failles, les plis.

Aussi la connaissance des attributs de surface d’un paysage permet à un géologue de prédire les

caractéristiques du sous-sol.

2.1. PRINCIPE, METHODE D’ACQUISITION ET AVANTAGES DES PHOTOS AERIENNES

1) Principe de la photogéologie

La photo-interprétation géologique est basée sur le principe de reconstitution du relief qui est obtenu en

prenant deux prises de vue d’une même scène recueillie depuis deux points de vue différents.

2) Méthode d’acquisition des photographies aériennes

On monte un capteur RVB sur un vecteur (plate-forme) ayant la capacité de voler correctement à basse

altitude (en dessous des nuages). L’avion doit se déplacer suivant une trajectoire rectiligne à la même

altitude. La vitesse doit être constante. Les photos sont prises selon un pas (distance) qui est défini par

l’angle de vue et la vitesse de l’avion : il s’agit d’une détection automatique à intervalle régulier. Ces

paramètres sont ajustés afin qu’entre deux photos consécutives ou voisines, il puisse exister une zone

commune de balayage appelée zone de recouvrement (recouvrement successif : 50 à 60% et recouvrement

latéral : 10%). La création des zones communes assure une couverture totale de la région. Le couple

photographique obtenu est appelé le stéréogramme. Il permet la perception en relief (3D). Les appareils qui

facilitent la visée stéréoscopique sont les stéréoscopes.

3) Avantages de la photo

- Une capacité de mémoire (fige les événements à un moment donné) ;

- Une permanence de l’enregistrement ;

- Une vision synoptique ;

- Une sensibilité spectrale ;

- Elle permet la relation spatiale entre les objets photographiés ;

- Elle permet la vision stéréoscope (en 3D) ;

- Elle donne une image objective des divers éléments qui constituent la surface de la terre.

2.2. FONDEMENT DE L’INTERPRETATION

La base de la photo-interprétation est la lecture des photos aériennes. Cette lecture permet d’analyser le

paysage, de limiter les morphologies et de les assimiler à des phénomènes géologiques. L’analyse de

l’image est fondée sur : l’analyse des couleurs et des tonalités, l’analyse des structures et des textures et

l’analyse des formes. Elle débouche sur une esquisse photogéologique, document d’orientation qui doit être

complété sur le terrain.

1) Analyse des tonalités et des couleurs

La tonalité est faite de la quantité de la lumière réfléchie par l’objet. Elle varie de la tonalité blanche pure

pour de surfaces non réfléchissantes en passant par les diverses nuances de gris pour des réflectances

moyennes. La tonalité est la teinte des objets dans une image. La couleur, plus encore que la gamme de

gris est un élément très utile de reconnaissance car l’œil humain peut théoriquement distinguer 1000 fois

plus de nuances dans la gamme couleur que dans la gamme des gris.


2) Analyse des textures et des structures

La texture sur une photo peut être définie comme un agencement spatial de petits éléments homogènes de

même radiométrie. Elle est caractérisée par un contenu homogène, uniforme, une grandeur spécifique dans

un environnement donné ; elle dépend donc de l’échelle et de la résolution. Une texture définie pour une

petite échelle devient une structure à grande échelle.

L’analyse des textures et des réseaux est faite systématiquement selon la démarche suivante :

Recherche sur les expressions topographiques

La topographie résulte de l’effet conjugué sur les formations géologiques des forces tectoniques est des

processus d’érosion. En fonction de cette action, les roches ont une certaine apparence sur les photos

aériennes. Par exemple, elles sont décrites comme : résistantes ou dégradés, massives ou stratifiées en

bandes d’épaisseurs variables, schistosées, tabulaire, inclinées ou verticales, fracturées ou non plissées.

Analyse du réseau hydrographique

Le réseau hydrographique et les formes qui lui sont associées présentent un intérêt pour l’analyse car le

réseau se lit facilement. Il réfléchit à des degrés variables, la lithologie et la tectonique d’une région. Il existe

divers types fondamentaux de réseau hydrographique avec des variantes.

1/. Réseau dendritique : Il inspire des branches d’arbres. Sa présence peut indiquer l’existence d’un sol ou

d’une roche homogène uniformément résistante qui peut correspondre à une roche cristalline.

1-A : le réseau subdendritique correspond à un contrôle structural secondaire

1-B : le réseau penné correspond au matériau plus ou moins érodable.

1-C : le réseau anastomosé correspond aux plaines inondables, aux marais ;

1-D : le réseau distributaire ou dichotomique correspond aux cônes alluvionnaires ou au delta.

2/. Réseau parallèle : Il correspond à des régions à structure topographique allongée et parallèle.

2-A : le réseau subparallèle correspond à une pente intermédiaire, relief allongé.

2-B : le réseau colinéaire correspond à la crête de sable ou des lœss (limon des plateaux, argileux et fertile).

3/. Réseau treillis : Roches sédimentaires, volcaniques et métamorphiques ayant un pendage net. C’est

aussi une zone à fracturation parallèle.

3-A : le treillis directionnel révèle des structures monoclinales plus ou moins modérés.

3-B : le treillis recourbé : ce sont des endroits plissés où les axes de plis ont un plongement net.

4/. Réseau rectangulaire : Il correspond aux endroits où les failles et/ ou les joints s’installent à angle droit.

C’est notamment dans les ardoises et les schistes (roches métamorphique).

5/. Réseau radial (centrifuge) : Il est associé aux volcans, aux collines isolées.

5-A : le réseau centripète correspond aux grands cratères et de façon générale les grandes dépressions.

6/. Réseau annulaire : Ce sont des dômes d’origine sédimentaires ou magmatiques.

7/. Réseau multibassin : Ce sont les dépôts superficiels, les socles aplatis ou décapés, le volcanisme

récent ou zone calcaire (dissolution locale).

8/. Réseau contourné : Ce sont des roches grossièrement litées ou métamorphiques. Les dykes et les

veines indiquent la dureté relative de ces roches.

3) Analyse des formes

Le relief est une combinaison des formes élémentaires. Ces formes s’associent pour donner des ensembles

plus vastes dans l’espace. Les formes élémentaires sont nombreuses et variées. Les formes élémentaires

du relief continental peuvent être classées en trois groupes :

Forme en hauteur

Plaine : C’est une surface plane, légèrement ondulée, parfois inclinée sur laquelle les cours d’eau

sont à fleur le sol ;


Plateau : C’est une surface +/- inclinée sur laquelle les cours d’eau sont encaissés. L’altitude est

variable et il existe des plateaux étagés ;

Montagne : C’est relief qui se définit à la fois par des altitudes élevées, des pentes raides, des

dénivellations importantes et des vallées profondes. Une montagne peut être constituée d’un seul

chaînon ou de plusieurs ;

La colline : est une élévation à sommet arrondi, aux pentes divergentes dans tous les côtés et qui

est isolé ;

Relief de colline : C’est un ensemble topographique constitué par des formes circulaires,

individualisées, à somment arrondi. On parle aussi de champ de collines ;

L’inselberg : est une colline de roches cristallines isolées (différent d’iceberg) ;

La butte : est un élément de relief isolé souvent allongé ou circulaire ;

Le chaînon : c’est un interfluve (espace topographique entre deux thalwegs voisins) élémentaire en

relief de montagnes. La forme générale est plus longue que l’âge et le chaînon domine fortement la

topographie environnante par des sommets élevés et des versants en pente forte.

Forme en creux

La vallée : c’est une dépression allongée bordée par deux versants qui convergent vers une ligne de

points les plus bas (thalweg). Le thalweg correspond au lit mineur d’une rivière ou d’un fleuve ;

La cuvette : c’est une dépression fermée de tous les côtés dont les pentes convergent vers le fond.

Forme en pente

Ce sont des formes topographiques inclinées qui assurent généralement le passage d’une forme à une autre :

Le talus : c’est une surface topographique de pente variable qui relie deux reliefs plans d’altitude

différente.

Le versant : c’est une pente qui domine le thalweg de la vallée. On parle de versant de la vallée.

Dans le cas de la montagne, on parle de flancs.

2.3. INTERPRETATION DES ELEMENTS GEOLOGIQUES

L’interprétation géologique des photographies aériennes est fondée sur les analyses décrites

précédemment. Elle permet en effet :

de limiter et de différencier certains ensembles lithologiques ;

de déterminer certains traits de la tectonique ;

de mettre en évidence certaines anomalies ;

d’étudier l’évolution d’un paysage.

2.3.1. Photogéologie et lithologie

Les différenciations faites sur les photographies aériennes sont appelées ‘‘faciès photogéologique’’ ou

‘‘photofaciès’’. Il n’y a pas de « clé » d’interprétation car « un photofaciès peut correspondre plusieurs

roches, et aussi deux photofaciès différents peuvent correspondre à un même ensemble pétrographique ». Il

existe cependant quelques éléments de reconnaissance selon le type de roche considéré :

Roches sédimentaires : c’est la stratification lorsqu’elle existe.

Roches effusives : Surface relativement plane, tonalité sombre, rareté ou absence de végétation,

hydrographie très lâche.

Roches cristallines : Leur apparence est fonction du climat. En zone aride ou semi-aride : texture

grenue, moyenne à grossière, associée à des changements de tonalité (gris-noir).

Roches métamorphiques : Traces d’orientation visibles (linéaments, plis, etc.).


2.3.2. Photogéologie et tectonique

De nombreux phénomènes tectoniques peuvent être mis en évidence (anticlinal, synclinal, flexure,

discordances, fracture, etc.).

2.4. LES DOMAINES D’APPLICATIONS

Les principaux domaines d’intervention de la photogéologie sont la cartographie géologique, la recherche

minière, l’hydrogéologie, la géologie de l’ingénieur (géologie appliquée).

2.4.1. Cartographie géologique

Géologie de reconnaissance (grande surface) et géologie de détail (petite surface) ;

support ou lever sur le terrain ;

synthèse géologique et confrontation avec les interprétations géophysiques et géochimiques.

2.4.2. Recherche minière

Gîtologie prévisionnelle

prospection minière

2.4.3. Hydrogéologie

Connaissance géologique ;

implantation des forages ; etc.

2.4.4. Géologie de l’ingénieur

- Etude de sites de barrages, de villes nouvelles, d’ouvrages (route, pipelines, chemins de fer,…) ;

- étude de risques naturels (érosion, glissement de terrain, inondation, …) ;

- étude de l’environnement physique.

2.5. Quelles informations puis-je retrouver sur une photo aérienne ?

Contrairement à une carte, les entités qui figurent sur une photographie aérienne ne sont pas généralisées

ni exprimées sous forme de symboles. Les photographies aériennes enregistrent toutes les entités visibles à

la surface de la Terre telles que vues d'en haut. Bien que les entités soient visibles, elles ne sont pas

toujours faciles à identifier. On appelle photo-interprétation le processus d'étude et de collecte des

renseignements requis pour identifier les diverses entités anthropiques et naturelles. Lorsque correctement

interprétées, les photographiques aériennes constituent une excellente source de données spatiales pour

l'étude de l'environnement de la Terre. On évalue les facteurs suivants lorsqu'on essaie d'identifier une

entité :

Forme : la forme d'un objet sur une photographie aérienne aide à identifier l'objet en question. Des formes

régulières et uniformes indiquent souvent une contribution de l'homme;


Motif : comme la forme, la disposition des objets dans l'espace (p. ex., cultures en rang par opposition à un

pré) est également utile pour identifier les objets et l'usage qu'on en fait.

Taille : la mesure de la superficie de l'objet (p. ex. : routes à une voie ou à plusieurs voies);

Tonalité/couleur : les caractéristiques colorimétriques d'un objet, par rapport aux autres objets de la photo.

Le sable est clair, tandis que l'eau a généralement une couleur plus foncée. On peut déterminer l'espèce des

arbres par la couleur de leurs feuilles à certains moments de l'année.


Ombre : l'ombre fournit des renseignements sur la hauteur, la forme et l'orientation de l'objet qui la porte (p.

ex. : espèces d'arbres);

Texture : les caractéristiques physiques d'un objet changeront la façon dont l'objet apparaît sur une photo

(p. ex. : de l'eau calme a une texture lisse, un couvert forestier a une texture rugueuse);


Association/Site : le fait d'associer la présence d'un objet avec un autre peut aider à identifier un objet (p.

ex. : les bâtiments industriels ont souvent accès à des voies d'évitement; les centrales nucléaires sont

souvent situées à proximité d'importants plans d'eau);

Temps : les caractéristiques temporelles d'une série de photographies peuvent être utiles pour déterminer

les changements historiques dans une région (p. ex. : en regardant une série de photos d'une ville prises à

différentes époques, il peut être possible de déterminer la croissance des quartiers de banlieue;


Vue stéréoscopique : il est important d'avoir une vue stéréoscopique ou 3D d'une région afin d'en

déterminer le relief topographique et la hauteur des objets tels que les arbres et les édifices.

Une image stéréoscopique est obtenue à l'observation d'une paire de photographies ayant une partie

commune. Cette partie commune est habituellement exprimée en pourcentage de la superficie couverte par

une photo et est importante dans la coordination des prises de vue parce que le même point au sol doit

apparaître sur au moins deux photos, ce qui permet de les rattacher l'une à l'autre. La trajectoire de vol est

généralement conçue de manière à assurer un recouvrement longitudinal de 60 % de deux photographies

consécutives. Ce recouvrement permet l'observation stéréoscopique lorsque deux photographies se

chevauchant sont placées sous un stéréoscope. De plus, lorsqu'une couverture complète d'une région est

nécessaire, on exige un recouvrement latéral de 20 à 40 %. Aux fins de la cartographie, des inventaires et

des études de la végétation par exemple, un levé est exécuté en survolant, successivement dans un sens

puis dans l'autre, des bandes de terrain parallèles et en assurant un recouvrement latéral d'une bande à

l'autre sur toute la région à couvrir.

Dans le cas des couvertures non stéréoscopiques, comme celles utilisées pour l'échantillonnage des

cultures ou la détection de la pollution, le photographe n'assurera qu'un recouvrement longitudinal de 20%.

2.6. TECHNIQUE D’UTILISATION DU STEREOSCOPE

1. A l’aide d’objets (règle, stylo, crayon,…), indiquer les limites des zones de recouvrement sur les 2

photographies aériennes (stéréogramme) ;

2. Identifier un objet ponctuel bien visible et remarquable sur les 2 photos ;

3. Poser le stéréoscope sur le stéréogramme ; puis, pousser (déplacer) minutieusement les 2 photos jusqu’à

ce que les 2 éléments repères préalablement vus deux fois soient superposés, c’est-à-dire soient vus en un

seul élément. On obtient alors une superposition «stéréoscopique » de l’objet vu préalablement deux fois ;

4. Le résultat est un paysage vu en relief, c’est-à-dire en 3D.

Par ces procédés, on vient donc de réaliser la vision stéréoscopique.

EXERCICE PRATIQUE

1) A l’aide des objets (règle, feuille rame, crayon…) indiquez les limites de la zones de recouvrement sur le

stéréogramme.

2) Identifiez un objet pointu de forme bien visible et remarquable sur les deux photos.

3) Posez le stéréoscope sur le stéréogramme et poussez les deux photos de façon à obtenir une

superposition stéréoscopique de l’objet identifié (on obtient une vision en 3D)


ANNEXES 1 : PRESENTATION DE PHOTOGRAPHIES AERIENNES

Photographie aérienne :

La grandeur d’un objet ne peut pas se déterminer si l’on n’a pas l’échelle de la photo

Détermination de l’échelle des photos

1-Utilisation de la distance focale et de la hauteur de vol.

• C’est de loin le plus facile et le moins cher de tous les procédés. Tout ce qu’il y a à savoir c’est la

hauteur de vol au-dessus de la mer et la topographie (aucune visite de terrain n’est requise) chaque

mission est caractérisée par une hauteur définit dès le départ. L’élévation du sol peut être déterminée

par la carte topographique à partir d’un point quelconque on a une échelle ponctuelle. Et une échelle

moyenne si l’on utilise la topographie moyenne d’une partie de la photo entière ou du projet. En fait le

responsable du projet utilise une topographie moyenne de la zone couverte pour son estimation.

• L’utilisation d’autres équations (en général mais pas toujours) nécessite des visites de terrain. Les

distances au sol induites par cette élévation peuvent s’obtenir de 4 manières :

1) mesure de la distance au sol directement sur le terrain

2) mesure de la distance sur la carte et ensuite déterminer la distance sur l terrain en utilisant

l’échelle de la carte

3) connaître la distance de deux points sur le terrain, dans ce cas seules les mesures de photo

seront nécessaires.

4) mesure au GPS


Photographie aérienne :

L’Échelle peut être déterminée si la dimension au sol d’une grandeur est connue

Exemple 1 :

1) Supposons que l’échelle moyenne réciproque proposée pour la mission est de 14 000. Cette échelle va varier de photo à photo. Si la hauteur de vol au-dessus de la mer est A = 8000 m et que la distance focale est f = 0,5 m

2) De la carte topo de la même région on estime que l’élévation moyenne au sol est de E = 800 m.

L’échelle réciproque moyenne à 800 m est : ER800= (A-E)/f = (8000-800)/0,5=14.400

La vision stéréoscopique

Pour percevoir les différentes parallaxes donc le relief, il suffirait dans un couple de photographies,

d’examiner l’une avec un œil et simultanément la photo consécutive avec l’autre œil. On a recours au

stéréoscope.


ANNEXE 2 : EXEMPLES D’IMAGES SATELITAIRES

Composition colorée ETM+754 (RGB) de LANDSAT-7 de 2004, au sud du bassin de l’Agnéby

Image radar Palsar ALOS (dual polarisation, HH en bande L), du 20/10/2008 à 22h58 mn, site Agboville

Configuration du satellite ERS-2


ANNEXE 3 : EXEMPLE D’OUTIL DE TRAITEMENT DES IMAGES DE TELEDETECTION

Image ETM+ du satellite LANDSAT-7 (2004), prise de vue sur ABIDJAN

Teledetection Sup-mines 1a Bts

Documents

Transcript of Teledetection Sup-mines 1a Bts