Utilisation des données satellitaires dans Global Mapper

Lorsque le soleil brille, il émet un rayonnement électromagnétique vers la Terre, dont une partie est perçue sous forme de lumière. Différents matériaux, surfaces et caractéristiques réfléchissent cette énergie de différentes manières. Le rayonnement électromagnétique le plus connu est la lumière visible — celle que nos yeux détectent et utilisent pour percevoir le monde qui nous entoure — dont la longueur d'onde se situe entre 380 et 720 nanomètres. Le spectre complet du rayonnement électromagnétique couvre de nombreuses longueurs d'onde, et certaines plages spécifiques de cette énergie produisent certains effets ou sont utilisées à des fins particulières. Par exemple, la lumière ultraviolette, responsable des coups de soleil, a une longueur d'onde de 300 à 380 nanomètres, tandis que l'énergie utilisée par les rayons X est encore plus courte, avec une longueur d'onde de 0.03 à 300 nanomètres. À l'autre extrémité du spectre, le rayonnement micro-ondes a une longueur d'onde d'environ 1 millimètre à 30 centimètres.

Les données satellitaires sont créées en enregistrant le rayonnement électromagnétique réfléchi et émis dans des gammes de longueurs d'onde spécifiques. Lorsqu'un satellite en orbite terrestre survole une zone, des capteurs sophistiqués enregistrent l'énergie émise et réfléchie par la surface terrestre. Ces données sont ensuite fournies au format raster, chaque pixel représentant une valeur de réflectance du rayonnement.

Les données satellitaires répartissent les gammes d'énergie réfléchie par longueur d'onde en différentes couches d'image pour une même scène. Chaque couche est appelée bande, et chaque bande peut constituer une couche raster à part entière, chaque pixel étant associé à une valeur unique. Landsat 8 (OLI) est une source courante de données satellitaires ; il utilise les désignations de bandes suivantes pour distinguer la réflectance des différentes longueurs d'onde du rayonnement électromagnétique.

Source : Quelles sont les meilleures bandes spectrales Landsat pour mes recherches ?

Les données Landsat 8 et autres données satellitaires peuvent être téléchargées depuis EarthExplorer , un portail de téléchargement de données hébergé par l'USGS. La boîte de dialogue des sources de données en ligne de Global Mapper contient un lien direct vers EarthExplorer dans le dossier « Imagerie ». Se connecter à cette source ouvrira le site de téléchargement EarthExplorer de l'USGS dans un navigateur web et utilisera les limites de l'écran actuel de Global Mapper comme zone d'intérêt pour le téléchargement des données, ce qui facilite la recherche et le téléchargement des données satellitaires pour une zone de projet.

Création d'images multispectrales

La combinaison de données issues de différentes bandes spectrales en une seule couche multispectrale permet de révéler des détails supplémentaires sur une zone. Dans Global Mapper, les images multispectrales sont créées en chargeant les bandes spectrales séparées et en les exportant sous forme d'une seule image raster multibande. 

Pour obtenir une image aux couleurs naturelles à partir des différentes bandes spectrales, combinez les bandes rouge, verte et bleue lors de l'exportation. Vous obtiendrez ainsi une image d'aspect naturel, fidèle à la réalité du paysage local. 

Les bandes rouge, verte et bleue, bandes 4, 3 et 2 des données Landsat 8, sont combinées pour générer une image satellite en couleur naturelle. 

La manipulation des bandes spectrales d'une image permet de révéler des caractéristiques spécifiques de la scène. La superposition des bandes proche infrarouge, rouge et verte crée une image en fausses couleurs particulière, souvent appelée image infrarouge couleur. Sachant que la chlorophylle, présente dans la végétation saine, réfléchit la lumière proche infrarouge, cette combinaison de bandes est utile pour identifier la végétation saine. 

À partir des données Landsat 8, les bandes 5, 4 et 3 sont exportées pour générer une image proche infrarouge. Sur cette image, les zones rouges indiquent une végétation saine. 

Bien que seules trois bandes de données soient utilisées pour afficher une image, Global Mapper peut exporter des fichiers de données multibandes contenant toutes les bandes d'une zone donnée. En exportant sept bandes couramment utilisées dans un seul fichier multibande, l'ordre et l'affichage des bandes peuvent être modifiés et configurés dans la boîte de dialogue Options de couche. 

L'onglet « Configuration des bandes » propose de nombreuses combinaisons de bandes prédéfinies pour les sources courantes de données satellitaires. La combinaison de bandes en fausses couleurs 6, 5, 4 peut s'avérer utile pour l'analyse agricole, car elle permet de distinguer clairement les zones végétalisées en vert et les zones de champs nus en rose et magenta. 

 

 

Affûtage de poêles

Les données satellitaires sont souvent collectées à une résolution inférieure à celle des images aériennes prises à plus basse altitude. Les données Landsat 8 présentées ci-dessus ont une résolution spatiale de 30 mètres, ce qui signifie que chaque pixel représente une section de 30 mètres sur 30 mètres de la surface terrestre. Le satellite Landsat collecte également des données panchromatiques à une résolution de 15 mètres, permettant de mesurer la réflectance sur une gamme de longueurs d'onde plus étendue. 

La bande panchromatique à haute résolution est utilisée avec l'image en couleur naturelle dans le processus de netteté panchromatique pour améliorer le niveau de détail et la couleur de l'image multispectrale. 

 

Calcul raster

Outre la superposition des valeurs de bandes pour générer une carte affichant les caractéristiques et matériaux spécifiques de la scène, les bandes individuelles peuvent être utilisées dans le calculateur raster de Global Mapper afin d'extraire des informations supplémentaires. Des études ayant démontré l'interaction des différentes surfaces et ressources avec le rayonnement électromagnétique, des formules peuvent être appliquées aux valeurs de réflectance énergétique des pixels coordonnés de plusieurs bandes pour obtenir de nouvelles couches de données. 

La calculatrice raster propose de nombreuses formules prédéfinies pour les calculs courants, avec plusieurs variantes reflétant les variations de la structure de bande des données sources. Elle permet également la saisie de formules et d'expressions mathématiques personnalisées pour créer de nouvelles couches raster. 

Dans l'exemple suivant, les bandes verte et proche infrarouge des données Landsat 8 sont utilisées pour calculer l'indice d'eau par différence normalisée (NDWI) d'une zone. Cette formule, largement utilisée, détecte la présence d'eau dans l'environnement et s'avère utile pour la surveillance et l'évaluation des zones humides fragiles. 

La formule Landsat 8 NDWI sélectionnée dans Global Mapper nomme correctement ces bandes B3 et B5 dans la formule.

L'indice NDWI utilise une échelle de -1 à +1 pour indiquer la présence d'eau dans l'environnement. Les valeurs positives, affichées en bleu, indiquent les étendues d'eau présentes dans cette scène. 

Comprendre comment les différentes longueurs d'onde de la lumière interagissent avec des surfaces spécifiques et s'y réfléchissent permet d'extraire une multitude d'informations sur l'occupation du sol et les types de surfaces à partir de données satellitaires librement accessibles. Ces données étant basées sur les pixels, les couches peuvent être utilisées avec tous les outils d'analyse raster proposés par Global Mapper. 

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Références: 

Quelles sont les meilleures bandes spectrales Landsat pour mes recherches ? , USGS, www.usgs.gov/faqs/what-are-best-landsat-spectral-bands-use-my-research?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products.

Campbell, James B., et Randolph H. Wynne. Introduction à la télédétection . Cinquième édition, Guilford Press, 2011.