Résolution spectrale

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#Image commentée , #Education , #Landsat

Publié le 24 novembre 2003

Un peu de télédétection

En télédétection, on utilise le même terme "résolution" pour exprimer 4 caractéristiques différentes:

  • la résolution temporelle: fréquence à laquelle une même zone est imagée par un capteur
  • la résolution spatiale ou résolution au sol: superficie réelle couverte par un pixel sur l'image
  • la résolution radiométrique: aptitude d'un capteur à distinguer, dans une bande spectrale considérée, des signaux électromagnétiques d'énergies différentes (voir Islande et résolution radiométrique)
  • la résolution spectrale

La résolution spectrale 

est l'aptitude d'un système de détection à distinguer des rayonnements électromagnétiques de fréquences différentes. Plus le capteur est sensible à des différences spectrales fines (intervalles de longueur d'onde étroits), plus la résolution spectrale du capteur est élevée. La résolution spectrale dépend du dispositif de filtrage optique qui décompose l'énergie captée en bandes spectrales plus ou moins larges (voir Petit guide de la Télédétection ).

Ce concept de résolution spectrale étant assez théorique, tentons d'en illustrer l'utilité à l'aide des signatures spectrales.
L'eau, le sol ou la végétation réfléchissent le rayonnement électromagnétique avec des intensités différentes dans les différentes longueurs d'ondes.

Intensité du rayonnement réfléchi pour différents types d'occupation du sol aux différentes longueurs d'ondes

 

De la figure ci-dessus, il ressort clairement que la végétation réfléchit très fortement dans le proche infrarouge (IR), tandis que l'eau réfléchit très peu dans cette même portion du spectre électromagnétique.

Un capteur conçu pour pouvoir enregistrer l'information (càd produire des images) dans un grand nombre de parties différentes du spectre aura donc une résolution spectrale élevée.

Canaux spectraux des capteurs Landsat7 ETM+ et ASTER illustrés en superposition des fenêtres atmosphériques (transmission de la lumière à travers l'atmosphère pour les différentes longueurs d'ondes) (A. Kaeaeb).

 

La figure nous montre que le capteur ASTER a plus de canaux spectraux que Landsat7 ETM+ et que les deux capteurs ne couvrent pas exactement les mêmes parties du spectre: ASTER est capable d'enregistrer dans la partie thermique de l'infrarouge (TIR) où Landsat7 ETM+ n'enregitre pas (canaux 10-12 de ASTER), tandis que Landsat7 ETM+ enregistre dans la partie du spectre correspondant au bleu, partie où ASTER n'enregistre pas (bande 1 de Landsat7 ETM+).

Mais ce qui nous intéresse ici est illustré par la différence des deux capteurs dans le domaine SWIR (Short Wave Infra Red). Pour la partie du spectre couverte par la bande 7 de Landsat7 ETM+, le capteur ASTER peut, lui, enregistrer dans 4 bandes séparées.

Dans ce domaine, ASTER a donc une résolution spectrale plus élevée. La raison pour laquelle ASTER a plus de canaux dans SWIR est le fait que ce capteur doit pouvoir enregistrer plus de détails pour l'analyse de roches et de minéraux. Voyons ci-dessous l'incidence de cette caractéristique sur les images.

Les images

Voici deux images infrarouge couleurs de Zeebrugge.

 Images infrarouges couleurs de Zeebrugge: ASTER (à gauche, 28 juin 2000) 
et Landsat7 ETM+ (à droite, 18 novembre 2002). 
© VLM OC GIS-Vlaanderen

 

Bien que les différences ne sautent pas aux yeux, elles existent réellement et sont mieux illustrées par l'image ci-dessous:

Pour chaque pixel dans la bande 7 de l'image Landsat, l'image ASTER fournit 4 fois plus d'information, puisque tout est enregistré dans 4 canaux différents. Ce qui permet une meilleure discrimination des différents éléments dans cette partie du spectre.