Télédétection

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Télédétection

La télédétection est la technique de détection à distance ou, plus spécifiquement, la cueillette de données ou d'informations relatives à la surface terrestre ou à l'atmosphère par détection du rayonnement électromagnétique réfléchi ou émis.

Historique
Le plus ancien instrument de télédétection est l'appareil-photo, qui est utilisé depuis longtemps pour observer la Terre à partir d'un aéronef et, depuis peu, d'un engin spatial. En août 1883, le capitaine H. Esdale, du Corps of Royal Engineers, prend la toute première photo aérienne connue au Canada, celle de la CITADELLE D'HALIFAX, à partir d'un ballon se trouvant à une altitude d'environ 1450 pieds (442 m).

La photographie aérienne et l'interprétation des photos aériennes se sont perfectionnées durant la Première Guerre mondiale pour les services de renseignement militaire et sont appliquées à la cartographie après la guerre. La première photo aérienne canadienne est prise en 1923. En 1963, 97 p. 100 du territoire canadien est couvert par des photographies en noir et blanc.

Depuis les années 60, on utilise beaucoup la photographie aérienne en couleurs pour la foresterie, la cartographie et l'aménagement des terrains. La première photographie à partir de l'espace est prise de la capsule Gemini III de la NASA en 1965. Depuis lors, la photographie spatiale a été au programme des missions Gemini, Apollo et Skylab, et de celles d'autres navettes.

Spectre électromagnétique

Le spectre électromagnétique s'étend sans interruption des fréquences de micro-ondes de longueur de 0,1 à 100 cm, en passant par les infrarouges, les rayons visibles, les ultraviolets et les rayons X, jusqu'aux rayons gamma, qui se mesurent en milliardième de mètre. Le film photographique peut servir à ne détecter qu'une petite portion du spectre, surtout la lumière visible. Toutefois, les instruments de télédétection utilisent aussi les plus grandes zones invisibles de ce spectre. Cette technique améliore énormément les possibilités d'observation, d'évaluation et de gestion des RESSOURCES et de l'ENVIRONNEMENT de la planète.

Appareil photographique et scanner infrarouge

Les films photographiques sensibles aux rayons infrarouges (de 0,7 à 0,9 mm) et réagissant aux végétaux vivants sont mis au point pour utilisation dans les appareils photographiques durant la Deuxième Guerre mondiale afin de détecter le camouflage. On utilise maintenant couramment la photographie en infrarouge dans le domaine de la cartographie, et pour évaluer la vitalité des végétaux et détecter le stress causé par les maladies ou le manque d'humidité. Comme ces films photographiques ne sont pas sensibles aux longueurs d'ondes au-delà du spectre de l'infrarouge, on doit recourir à des détecteurs non photographiques pour les autres fréquences.

Le scanner infrarouge détecte le rayonnement dans la bande infrarouge thermique (de 3 à 14 mm) et produit ainsi une image qui relie la luminosité d'un objet dans la scène à sa température. Cette technique est employée du haut des airs pour mesurer la perte de chaleur par les toits des immeubles que cause une isolation déficiente, suivre les effluents des centrales et des égouts dans les rivières et les lacs, détecter les débuts d'incendies de forêt ou dans les mines de charbon et localiser les ressources d'eau en repérant l'endroit où les cours d'eau souterrains affleurent en surface. Elle est utilisée dans les engins spatiaux afin de cartographier la répartition de la température des masses d'eau.

Les systèmes de détection au laser sont mis au point au Canada pour mesurer la profondeur des eaux littorales claires et en faire la cartographie, ainsi que pour établir les profils de terrain pour la cartographie topographique et l'évaluation de la hauteur des arbres.

Radar

L'appareil photographique et le scanner infrarouge comportent un sérieux désavantage en tant qu'instruments de télédétection : les nuages les rendent aveugles. Le RADAR, qui fonctionne dans les fréquences micro-ondes du spectre, peut transmettre de l'information à distance par tous les temps, de nuit et de jour. Pour l'observation de la Terre, on utilise le radar aéroporté à antenne latérale (RAAL) et le radar à antenne latérale synthétique qui fournit des images radar de haute résolution grâce à un traitement particulier.

En raison de la nécessité de surveiller la GLACE par tous les temps dans l'Arctique canadien en appui à l'industrie pétrolière, l'industrie canadienne a mis en service un radar aéroporté à balayage latéral stéréophonique, compact et efficace, qui est devenu le système standard international. Il est une source importante de revenus d'exportation pour le Canada dans le domaine de la télédétection et il est aussi le radar convenant le mieux aux SATELLITES ARTIFICIELS.

Satellites

Le premier satellite conçu spécifiquement pour la télédétection est l'ERTS 1 (plus tard renommé Landsat 1), lancé le 23 juillet 1972. Il est suivi du Landsat 2 en janvier 1975 et du Landsat 3 en mars 1978. Les Landsat 4 et 5, qui comportent tous les deux un nouveau détecteur unique, sont lancés respectivement en juillet 1982 et en mars 1984.

Ces satellites suivent une orbite polaire et sont équipés d'instruments qui détectent l'énergie réfléchie dans un couloir exploré de 180 km de large au-dessous de leur trajectoire. Ils fournissent une couverture complète de la Terre tous les 16 à 18 jours. Les données sont transmises du satellite aux stations terrestres, qui les enregistrent sur bandes magnétiques pour les convertir en images (photographiques) ou les analyser par ordinateur. La technologie développée au Canada est utilisée dans la majorité des stations terrestres en activité dans le monde.

Au Canada, depuis 1972, c'est dans une station située à PRINCE ALBERT en Saskatchewan, qu'on reçoit, enregistre et distribue aux usagers les données transmises par ces satellites. Une deuxième station, conçue pour la réception des données de SPOT (Satellite probatoire d'observation de la Terre), est en construction depuis le milieu de 1986 à GATINEAU, au Québec.

L'information sert à des fins aussi diverses que la cartographie de la répartition de la neige et des glaces, les structures géologiques, les marais importants pour l'habitat des OISEAUX AQUATIQUES, les feux de forêt et les coupes à blanc, la révision des cartes topographiques, les études sur l'EROSION, l'évaluation des effets des projets d'ingénierie sur la végétation aquatique, l'évaluation de la vitalité et de la superficie des cultures, et la détermination de l'utilisation du sol et de son évolution.

Le satellite Seasat, un satellite utilisé pendant une courte durée (de juin à octobre 1978), est équipé de cinq détecteurs destinés à mesurer les paramètres océanographiques, comme la température de la surface de l'océan, la direction et la vitesse des vents de surface, et la hauteur des vagues. Ce satellite est d'un intérêt particulier pour le Canada, car l'un de ses cinq détecteurs est un radar à antenne latérale synthétique, qui a démontré l'utilité des radars spatiaux pour mesurer la répartition des glaces dans l'Arctique canadien, une donnée utile à la navigation et à l'exploration du sous-sol de la mer.

Les satellites météorologiques, comme les séries NOAA, GOES, TIROS et NIMBUS, sont équipés d'instruments d'abord destinés à la MÉTÉOROLOGIE, mais ils fournissent aussi de l'information utile sur la répartition des glaces et sur la température de surface des masses d'eau, ainsi que des détails sur la sécheresse et les conditions des cultures qui intéressent la Commission canadienne du blé. Le satellite NIMBUS-7 est équipé d'un instrument qui sert surtout à mesurer les niveaux de chlorophylle et de sédimentation dans l'eau.

SPOT est une série française de satellites dont le premier est lancé en février 1986. Il est équipé de deux instruments orientables qui fonctionnent en deux modes : une bande panchromatique à haute résolution (10 m) pour la cartographie et un détecteur à semi-conducteur à résolution multispectrale (20 m) fonctionnant dans le vert, le rouge et près de l'infrarouge pour produire une image de type infrarouge couleur. SPOT peut aussi fournir des représentations stéréoscopiques pour la cartographie topographique. Les stations réceptrices de SPOT au Canada fournissent de l'informations image au Canada et aux États-Unis.

Plusieurs pays et organismes prévoient une nouvelle génération de satellites de télédétection. Ces véhicules transporteront des détecteurs aux performances améliorées, fonctionnant sur des bandes spectrales différentes et plus nombreuses - comprenant les radars - et offrant des capacités de détection quelles que soient les conditions météorologiques. Le plus sophistiqué de cette nouvelle génération est le RADARSAT (voir TECHNOLOGIE SPATIALE), construit par Spar Aérospatiale Limitée. Le RADARSAT, qui comporte un radar à antenne latérale synthétique de communication sur bande, est lancé le 4 novembre 1995.

Analyse des données

La puissance du télédétecteur comme moyen d'information pour la gestion des ressources et la surveillance de l'environnement est largement multipliée par les techniques de calcul électronique. Tous les satellites à haute résolution et les images aériennes spécialisées sont créés au moyen des ordinateurs. Ces images peuvent être sous forme de photos ou dans un format déchiffrable à l'ordinateur. C'est en 1973 que le Canada entreprend les premières recherches dans le domaine du traitement numérique des images des données-satellite pour effectuer des études sur les ressources.

Les recherches menées par le gouvernement fédéral aboutissent à une technologie canadienne sophistiquée d'analyse de l'image qui est alors transférée à l'industrie. Dans les années 80, le Canada exporte 35 systèmes pour chaque système importé. L'industrie canadienne détient maintenant plus de 25 p. 100 du total du marché mondial. Le Canada continue à faire de la recherche dans l'interprétation des images de télédétection.

Des images peuvent être traitées par ordinateur pour être superposées avec précision à une carte ou à une autre image, permettant alors la mise à jour des cartes et la détection de changements tels que ceux causés par la déperdition forestière ou les projets d'ingénierie (p. ex., les MÉGAPROJETS ). La technologie canadienne est employée pour une telle surveillance au Brésil, en Thaïlande, en Indonésie et dans d'autres pays tropicaux. Une autre technique informatique permet d'identifier et de situer sur une carte des « thèmes » tels que l'eau, les cultures, les jachères ou les feux de forêt, et d'évaluer la région de chaque thème. Cette technique est utilisée au Canada pour calculer les surfaces en pommes de terre et les zones de feux de forêt.

En utilisant encore une autre technique, on traite les images pour rendre les points d'intérêt plus faciles à identifier visuellement. Par exemple, on accentue des variations représentant différentes conditions de terrains pour favoriser la gestion du sol. L'industrie a développé au Canada un système optique afin de projeter des images sous forme de transparents photographiques sur des cartes pour identifier les régions de changement ou pour cartographier les points caractéristiques en utilisant les techniques traditionnelles de l'interprétation de la photo aérienne. Le système utilisé pour la mise à jour des cartes topographiques du Canada à l'échelle de 1/250 000 a été exporté dans plus de 30 pays au cours des 12 dernières années. Le Canada exporte de la technologie de télédétection variée dans plus de 85 pays, ce qui représente des ventes d'exportation d'une moyenne se situant entre 50 et 70 p. 100 du total des ventes de l'industrie canadienne de télédétection.

Profil de l'industrie

Les ventes de l'industrie canadienne de télédétection et l'emploi dans ce domaine ont progressé à un taux composé d'environ 25 p. 100 par année depuis 1974. Au milieu de 1996, cette industrie emploie environ 3000 personnes et atteint un chiffre d'affaires total de presque 300 millions de dollars.

Voir aussi CARTOGRAPHIE, HISTOIRE DE LA.