Images satellitaires - exemple de LANDSAT 8
Images satellitaires de LANDSAT 8
Les images des satellites LANDSAT sont libres de droit et diffusées par le US Geological Survey (USGS). Plusieurs moyens d'accès aux pages de téléchargement de ces données sont disponibles sur le site web de l'USGS consacré à Landsat : http://landsat.usgs.gov/, rubrique Get Data.
Nous allons prendre l'exemple d'images acquises par le satellite LANDSAT 8 opérationnel depuis février 2013.
Lorsque l'on télécharge les images correspondant à la zone choisie, les fichiers obtenus sont au nombre de 12, correspondant aux 11 bandes spectrales acquises par les capteurs du satellite et à une bande dénommée "QA" destinée à synthétiser la qualité des données. Les bandes spectrales disponibles sont décrites ci-après.
Les bandes spectrales de l'instrument OLI (Operational Land Imager)
Ce radiomètre multispectral acquiert des images dans neuf bandes spectrales allant du visible au moyen infra-rouge. 7 de ces bandes spectrales étaient déjà présentes sur l'instruent ETM+ de Landsat-7, Deux canaux supplémentaires ont été ajoutés, destinés principalement à la correction atmosphérique (canal bleu à 440 nm) et à la détection des nuages (1380 nm)
Bande spectrale | Longueur d'onde | Résolution |
|---|---|---|
Bande 1 - Aérosols | 0,433 - 0,453 µm | 30 m |
Bande 2 - Bleu | 0,450 - 0,515 µm | 30 m |
Bande 3 - Vert | 0,525 - 0,600 µm | 30 m |
Bande 4 - Rouge | 0,630 - 0,680 µm | 30 m |
Bande 5 - Infrarouge proche | 0,845 - 0,885 µm | 30 m |
Bande 6 - Infrarouge moyen 1 | 1,560 - 1,660 µm | 30 m |
Bande 7 - Infrarouge moyen 2 | 2,100 - 2,300 µm | 30 m |
Bande 8 - Panchromatique | 0,500 - 0,680 µm | 15 m |
Bande 9 - Cirrus | 1,360 - 1,390 µm | 30 m |
Les bandes spectrales de l'instrument TIRS (Thermal Infrared Sensor)
L'instrument TIRS est un radiomètre multispectral infrarouge à deux canaux qui fournit des données dans des longueurs d'ondes utilisées par les anciens satellites Landsat mais non repris dans l'instrument OLI. L'objectif est d'assurer la continuité des mesures effectuées par le passé. Ces bandes sont également appelées "Infrarouge thermique".
Bande spectrale | Longueur d'onde | Résolution |
|---|---|---|
Bande 10 - Infrarouge moyen | 10,30 - 11,30 µm | 100 m |
Bande 11 - Infrarouge moyen | 11,50 - 12,50 µm | 100 m |
La bande QA (Quality Assessment)
Les données obtenues depuis l'instrument OLI de Landsat 8 contiennent une bande QA pour Quality Assessment (évaluation de la qualité). Chaque pixel de la bande QA contient une valeur décimale qui, transformée en nombre binaire à 16 bits, permet de traduire un certain nombre d'états relatifs à la surface du sol, à l'atmosphère et au capteur et pouvant affecter l'utilisabilité du pixel considéré. Par exemple, les bits 10 et 11 qui traduisent la présence de neige au sol peuvent prendre 4 valeurs (00, 01, 10 et 11) correspondant au fait que l'algorithme d'analyse n'a pas pu déterminer l'état de la surface (00) ou bien en a une confiance limitée (01), une confiance moyenne (10) ou une confiance élevée (11).
Remarque : Téléchargement des images Landsat
Les images de Landsat obtenues par téléchargement sont lourdes car elles couvrent une zone géographique de plusieurs centaines de kilomètres carrés : les images téléchargées pour cette présentation vont de 127 Mo à 510 Mo (pour la bande 8, de résolution deux fois plus élevée). Pour pouvoir les manipuler plus facilement et les intégrer dans le jeu de données du stage, elles ont été découpées avec la commande Raster - Extraction - Découper de QGIS, en utilisant la couche "Communes" comme masque de découpage.
Création d'une image composite multi-bande
L'intérêt de disposer d'une image composite multi-bande est de pouvoir rapidement composer sa propre visualisation du terrain en utilisant les bandes spectrales souhaitées pour mettre en avant tel ou tel phénomène.
QGIS permet de créer cette image composite à partir des 11 fichiers disponibles au moyen de la commande Raster - Divers - Fusionner :
sélectionner les fichiers en entrée qui seront fusionnés (il n'est pas nécessaire de les ouvrir au préalable) ;
sélectionner l'emplacement et le nom du fichier qui sera créé en sortie et sélectionner le format tif (vrt par défaut) ;
cocher la case "Placer chaque fichier en entrée dans une bande séparée" pour que la fusion soit effectuée en superposant les fichiers en entrée sous forme de bande spectrale ;
cocher "Ouvrir le fichier en sortie après exécution de l'algorithme" pour faire apparaître la couche en sortie.
Le résultat est une couche composite de 11 bandes spectrales.
Pour choisir les bandes spectrales à afficher et leur ordre, il faut passer par les propriétés de la couche, onglet Symbologie. Pour obtenir la représentation en couleurs visibles, il faut choisir (voir les tableaux ci-dessus) les bandes suivantes :
bande rouge : Bande 4 - Rouge
bande verte : Bande 3 - Vert
bande bleue : Bande 2 - Bleu
Après étirement de l'histogramme, on obtient le résultat ci-dessous. La résolution est de 30 mètres, ce qui explique la qualité de l'image obtenue avec un affichage à relativement grande échelle de notre exemple.
Complément : Créer un raster virtuel composite (VRT)
Au lieu de créer une nouvelle image composite comme nous venons de le voir, il est possible de créer un raster virtuel (VRT) qui va assembler les différentes images originales et conserver chacune d'entre elles sous forme de bande spectrale séparée :
Commande Raster - Divers - Construire un raster virtuel ;
Choisir les fichiers en entrée et le fichier VRT en sortie ;
Cocher l'option "Placer chaque fichier en entrée dans une bande séparée" pour conserver les différentes couches en entrée comme des bandes séparées ;
Définir, dans les paramètres avancés, la projection RGF93 pour la couche en sortie ;
Charger dans la carte une fois terminé.
La couche VRT obtenue se manipule comme une image composite, en ce qui concerne le choix des bandes à afficher et l'étirement de l'histogramme.
