réalisation de signatures spectrales

Réalisation C. LIEVRE septembre 2004

Comment analyser une image satellite ?

Des images Spot ont été acquises par l'Education Nationale auprès de Spot Image pour un usage pédagogique. Les Académies disposent ainsi de quelques images locales qui peuvent être librement exploitées en classe. Ces images peuvent être téléchargées sur le site suivant :
http://www.spotimage.fr/html/_64_120_124_.php . Elles sont compactées en un gros fichier unique qui, une fois décompacté, se présente sous forme de plusieurs fichiers qui doivent impérativement se trouver dans le même dossier. C'est le fichier avec l'extension ".IMG" qui doit être chargé car c'est lui qui contient les informations permettant de combiner les trois canaux pour fabriquer la composition colorée.
Nous prendrons l'exemple de l'image satellite de la ville de RENNES et de ses environs. Pour en faciliter l'exploitation avec des élèves, il est conseillé de placer tous les fichiers dans un même dossier portant le nom de l'image (ici Rennes) et de renommer le fichier portant l'extension ".IMG" avec un nom plus explicite, par exemple dans notre cas "S_0004.IMG" sera renommé en "RENNES.IMG".

Comment afficher la composition colorée d'une image ?
Nous utiliserons pour cela le logiciel "Mesurim"

Ce logiciel, conçu et réalisé par Jean François MADRE, est téléchargeable sur le site SVT de l'Académie d'Amiens à l'adresse suivante :
http://www.ac-amiens.fr/pedagogie/svt/info/logiciels/Mesurim2/Index.htm
si vous disposez d'une connexion rapide téléchargez la version complète.

- Lancer "Mesurim"
- Dans le menu "Fichier / Ouvrir..." choisir dans le dossier " ...\Rennes\" le fichier "RENNES.IMG"
- Vous voyez s'afficher l'image suivante :
(Le logiciel devant charger trois grosses images et les combiner, l'opération peut prendre quelques dizaines de secondes si vous êtes en réseau).

En promenant la souris sur l'image vous voyez s'afficher, dans le cadre à droite de l'écran, les valeurs de réflectance du point où se trouve la souris et la signature spectrale correspondante.

Positionner le pointeur de la souris sur les zones suivantes :
Etangs d'Apigné, Centre ville, Usine Citroen, Champs cultivés ou prairies, Champs récoltés ou labourés, forêts
et comparer les signatures spectrales de ces zones aux signatures spectrales mesurées sur les objets du laboratoire.

Quelles informations nous apportent les images satellites ?
Elles peuvent permettre, par exemple, de faire de la cartographie et de mesurer les surfaces de divers objets afin d'en suivre l'évolution au cours du temps.

Réalisation d'un "seuillage" avec "Mesurim"
Nous allons essayer de visualiser sur l'image satellite de Rennes la surface occupée par les forêts.
La signature spectrale du point n° 6 repéré précédemment et correspondant à une forêt était constitué par les trois valeurs XS1=80, XS2=37, XS3=122 avec quelques variations en plus ou en moins suivant le positionnement du pointeur sur la zone forestière. Nous allons faire l'hypothèse que pour une forêt, sur cette image, les valeurs de XS1, XS2 et XS3 seront comprises dans les fourchettes suivantes :
70< XS1 <85 ; 30< XS2 <50 ; 60< XS3 <140 et nous allons procéder en suivant les étapes indiquées sur le document ci-dessous :

Etape 1	Cliquer sur l'icône indiquée par la flèche et sélectionner le mot "Surface". Une fenêtre apparaît à l'écran permettant de définir un certain nombre de critères. Dans le menu "Choix" sélectionner l'une ou l'autre des options "Afficher/Masquer..." pour faire apparaître la fenêtre ci dessus.
Etape 2	Par défaut la composante proposée est le canal XS1, entrer les deux valeurs choisies pour définir la fourchette du canal XS1. Ces valeurs pourront par la suite être modifiées en fonction des besoins.
Etape 3	Choisir une deuxième condition en cliquant sur l'onglet "Nombre de critères". Une deuxième fiche vient recouvrir la fiche "C1" elle porte le nom de "C2", Choisir la composante "Canal XS2" et, comme pour l'étape 2, entrer les deux valeurs de la fourchette définie plus haut. Puis renouveler l'opération en définissant une troisième condition "C3" pour la fourchette du canal XS3.
Etape 4	Choisir, en cliquant sur l'onglet "Choix", la couleur avec laquelle sera représentée la forêt. On choisira une couleur qui tranche sur les couleurs déjà affichées à l'écran.
Etape 5	Cliquer sur le bouton "Mesurer". La couleur choisie va recouvrir toutes les surfaces où les points ont une signature spectrale à l'intérieur des fourchettes définies. Il est possible alors de modifier une ou plusieurs conditions, en affinant les fourchettes pour que la surface colorée corresponde le mieux possible à la réalité terrain.

Voilà ci-dessous deux exemples d'isolation de surfaces sur la carte de Rennes.


Nous avons extrait de l'image satellite et coloré ici en jaune les surfaces recouvertes d'eau.	Nous avons extrait de l'image satellite et coloré en vert clair les surfaces recouvertes de forêts.

L'observation d'une carte routière ou, si les moyens le permettent, le déplacement sur le terrain permettront de comparer la mesure faite à partir de l'image satellite à la réalité terrain et d'affiner les critères d'analyse de l'image en conséquence.

Plan de Rennes et de ses environs.

Le satellite Spot voit comme un pixel une surface au sol de 20m x 20m, c'est à dire 400m2. Le logiciel donne le nombre de pixels correspondant aux critères choisis, il est donc possible de faire une estimation grossière de la surface que représente sur l'image l'objet sélectionné.