Vincent GODARD
Département de Géographie
Université de Paris 8
V.2.2 - Dernière mise à jour : 18/02/2022
Fiche Mémo n°1.5. du cours de Télédétection niveau 2 :
Comportements spectraux
Après que le REM ait traversé l'atmosphère, il atteint
la cible, à la surface de la Terre.
- Que va-t-il lui arriver ?
1. Rappel de quelques bandes d'enregistrement de capteurs "usuels"
Un rappel est bénéfiquement consultable sur le site canadien
de Ressources
naturelles Canada (et en particulier en pp. 18-19 du tutoriel fundamentals_f.pdf ou ici)
Pour mémoire (cf. fiche mémo mem33tel.htm)
:
1.1. Le satellite Landsat 8
(cf. fiche mémo mem33tel.htm)
:
tab. 1 - Caractéristiques du capteur OLI
et TIRS de Landsat 8
|
Satellite
|
Capteur
|
Bande
|
 en 
|
Amplitude
|
Résolution spatiale
|
|
Landsat 8
|
OLI
|
Band 1 Visible
|
0.43 - 0.45
|
0,02
|
30
|
|
Band 2 Visible
|
0.45 - 0.51
|
0,06
|
30
|
|
Band 3 Visible
|
0.53 - 0.59
|
0,06
|
30
|
|
Band 4 Red
|
0.64 - 0.67
|
0,03
|
30
|
|
Band 5 Near-Infrared
|
0.85 - 0.88
|
0,03
|
30
|
|
Band 6 SWIR 1
|
1.57 - 1.65
|
0,08
|
30
|
|
Band 7 SWIR 2
|
2.11 - 2.29
|
0,18
|
30
|
|
Band 8 Panchromatic (PAN)
|
0.50 - 0.68
|
0,18
|
15
|
|
Band 9 Cirrus
|
1.36 - 1.38
|
0,02
|
30
|
|
TIRS
|
Band 10 TIRS 1
|
10.60 - 11.19
|
0,59
|
100
|
|
Band 11 TIRS 2
|
11.50 - 12.51
|
10,01
|
100
|
fig. 1 - Comparaison des bandes des Landsat 5 TM, 7 ETM+ et Landsat
8&9 OLI et TIRS
Sources : USGS
1.2. Le
satellite Sentinel 2
(cf. fiche mémo mem33tel.htm)
tab. 2 - Longueurs d'ondes des Sentinel-2A et B
|
Résolution spatiale
|
Numéro de la bande
|
Satellite Sentinel-2A
|
Satellite Sentinel-2B
|
|
Longueur d’onde
(nm)
|
Largeur de bande (nm)
|
Longueur d’onde
(nm)
|
Largeur de bande (nm)
|
|
10m
|
2
|
496.6
|
98
|
492.1
|
98
|
|
3
|
560.0
|
45
|
559
|
46
|
|
4
|
664.5
|
38
|
665
|
39
|
|
8
|
835.1
|
145
|
833
|
133
|
|
20m
|
5
|
703.9
|
19
|
703.8
|
20
|
|
6
|
740.2
|
18
|
739.1
|
18
|
|
7
|
782.5
|
28
|
779.7
|
28
|
|
8a
|
864.8
|
33
|
864
|
32
|
|
11
|
1613.7
|
143
|
1610.4
|
141
|
|
12
|
2202.4
|
242
|
2185.7
|
238
|
|
60m
|
1
|
443.9
|
27
|
442.3
|
45
|
|
9
|
945.0
|
26
|
943.2
|
27
|
|
10
|
1373.5
|
75
|
1376.9
|
76
|
Sources : https://sentinel2.cnes.fr/fr/instruments-2
fig. 2 - Résolution spatiale et bandes spectrales du capteur MSI
de Sentinel 2
Sources : https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/copernicus-sentinel-2
(fig. 119)
2. Analyse de quelques comportements spectraux
2.1. D'une manière générale avec un focus sur l'eau
Le rayonnement qui n'est pas absorbé ou diffusé dans
l'atmosphère (cf.
fm13tel.htm) va atteindre la
surface de la Terre puis interagir avec les "cibles" ou
"états de surface" rencontrés.
fig. 3 - Réponse d'une cible végétale
Source : Tutoriel du Centre Canadien de Télédétection
- Quand il y a des sédiments en suspension (S sur la
figure 4) :
fig. 4 - Réponses des eaux claires et des eaux
turbides (chargées de sédiments)
Source : Tutoriel du Centre Canadien de Télédétection
- la transmission diminue ;
- la réflexion augmente ;
- l'eau voit sa :
- brillance augmenter dans toutes les longueurs d'onde ;
- couleur se décaler vers les plus grandes longueurs d'onde ;
Il y a un risque de confusion avec
les eaux peu profondes et claires (comme si on voyait
le fond)
- Que se passe-t-il quand on voit le fond
marin et quand on ne le voit pas ?
fig. 17 - Affichage simultanée de trois bandes spectrales du
satellite SPOT en une composition colorée en récif corallien
Source : Tutoriel de l'UVED
fig. 18 - Diffusion et absorption des rayonnements dans l'eau
"pure" en milieu aquatique
Source : Tutoriel de Chamilo
Explications :
- Les grandes longueurs d'onde (jaune, orange, rouge) sont très vite
absorbées (dès les premiers mètres).
- Les courtes longueurs d'onde (bleu et vert) pénètrent plus
profondément et sont diffusées, d'où la couleur bleue de l'eau
(diffusion de Rayleigh, cf. fm13),
surtout si :
- l'activité biologique est faible ;
- les matières en suspension rares.
- Le noir est total au delà de quelques centaines de mètres.
- Quand il y a des algues chlorophylliennes dans
l'eau :
fig. 5 - Comportement de l'eau avec des algues
chlorophylliennes
Source : Tutoriel du Centre Canadien de Télédétection
- la
chlorophylle :
- réfléchit
plus
de rayonnement vert ;
- absorbe plus de rayonnement bleu.
D'après la figure 5, il faut attendre le PIR pour voir la réponse
de l'eau l'emporter sur celle de la chlorophylle.
- Comment expliquer la couleur de
l'eau
(dans les bassins) de la figure 6 ?
fig. 6 - Comportement de l'eau avec des algues non chlorophylliennes
Source : Marais salant Wikipédia
fig. 14 - Différentes réflectances spectrales entre la neige et les
nuages
2.2. D'une manière spécifique
2.2.1. Pour les végétaux
| fig. 8 - Signature spectrale d'une feuille de coton dans le
visible, PIR, MIR |
fig. 9 - Signature spectrale d'une feuille de coton
déshydratée dans le visible, PIR, MIR
|
 |
 |
Source : GUYOT
1992
fig. 10 - Évolution de la réflectance spectrale de feuilles de blé
en cours de sénescence (en laboratoire)
fig. 16 -
Les différences de réflectances d'une feuille selon la région
spectrale
Source : ere_copie_images_numeriks_teledetection.pdf
fig. 19 - Impact des incendies sur la réponse spectrale de la
végétation
2.2.2. Pour les minéraux
fig. 11 - Évolution de la réflectance spectrale d'un
basalte en fonction de sa patine
Source : GUYOT 1992 (according to Wester and
Lunden 1985)
Autres exemple :
2.2.3. Pour les sols et quelques surfaces minéralisées ou
artificielles
fig. 13 - Différentes réflectances spectrales en
fonction de la part du sable dans un limon
fig. 15 - Différentes réflectances spectrales entre
différentes cibles
Pour récapituler
fig. 7 - Signatures spectrales de quelques surfaces naturelles
dans les domaines dans le visible, PIR, MIR
Source : EnvCAL - UVED
3. Test de compréhension
|
Communiquez-moi
sur la plateforme Moodle,
à la
rubrique "Questions de
cours", les réponses aux questions
suivantes :
Question n°1.5.1.
Lorsque les eaux se chargent de sédiments, la
réflexion diminue dans la bande du :
a) bleu
|
c) rouge
|
e) visible
|
b) vert
|
d) PIR
|
f) nulle part
|
Question n°1.5.2.
Sur la fig.17, les teintes bleues de l'eau (cf.
table des couleurs), à l'intérieur du lagon,
indiquent que seules les plus courtes longueurs
d'onde parviennent au fond et sont réfléchies vers
la surface. Quel est le canal majoritairement
responsable de cette réflexion :
a) bleu
|
c) rouge
|
e) MIR
|
b) vert
|
d) PIR
|
f) indifférent
|
Question n°1.5.3.
Sur la fig.17, les teintes vertes (cf. table des
couleurs), des bordures du lagon, indiquent que
seuls les sables faiblement immergés sont réfléchies
vers la surface (le reste est absorbé avant d'avoir
atteint le fond). Quel est le canal majoritairement
responsable de cette réflexion :
a) bleu
|
c) rouge
|
e) MIR
|
b) vert
|
d) PIR
|
f) indifférent
|
Question n°1.5.4.
Pour différencier (discriminer) la neige des nuages,
il est préférable de consulter la bande du :
a) bleu
|
c) rouge
|
e) MIR
|
b) vert
|
d) PIR
|
f) indifférent
|
|
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NB : les mots suivis de "*" font
partie du vocabulaire géographique, donc leur définition doit être
connue. Faites-vous un glossaire.
