Comparaison satellite-aerien
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Comparaison satellite / aérien

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Les Caméras Numériques de l'IGN



    Dégageons tout d'abord les avantages des deux procédés d'acquisition. Pour le spatial, on peut mettre en avant une couverture mondiale, une couverture systématique qui permet de faire le suivi des évolutions temporelles et surtout une logistique beaucoup plus légère pour l'utilisateur puisqu'aujourd'hui, un bon ordinateur relié à internet suffit pour passer commande du survol d'un site. Malgré tout ceci , le vecteur aérien possède des avantages certains tels que l'adaptabilité à la météo (il est plus délicat de dérouter un satellite vers les points du globe où il fait beau), l'homogénéité de la couverture d'un chantier, et des perturbations moins importantes dues à l'atmosphère ; cette dernière n'étant pas traversée dans sa totalité dans le cas de la prise de vues aériennes. Mais les deux vrais avantages de poids de l'aérien sur le satellital qui vont maintenant être développés sont la résolution géométrique et la résolution radiométrique.

    La résolution géométrique

    Avec l'arrivée de satellites dit "très haute résolution" franchissant la barre symbolique du pixel sol couleur de moins d'un mètre carré, certaines personnes se posent la question suivante : y'a-t-il encore une place pour une acquisition numérique aéroportée ? Je vais tenter de leur répondre au travers de cette page...

    Voyons tout d'abord l'aspect très haute résolution géométrique. Voici un extrait d'une image du satellite Quickbird à 70 cm de pixel sol. Nous avons en Figure1. une image de 570 x 399 pixels de 70 cm. Dans cette image nous allons découper un extrait couvrant une superficie de 114 m par 80 m (rectangle rouge de la Figure1). En Figure2. on trouve le contenu du cadre rouge avec un zoom*3. Cette deuxième image est alors directement comparable avec celle Figure3. extraite d'une image caméra numérique à 20 cm sur Marseille. Cette imagette de 570 x 399 pixels couvre la même superficie.

quickbird1
Figure1. Extrait de 570x399 pixels d'une image quickbird sur Barcelone au pixel sol de 70 cm. Extraction d'une zone de parking de 114 m par 80 m

quickbird2
Figure2. grossissement par 3 de la zone encadrée en rouge de la Figure1.

marseille20
Figure3. Extrait d'une image acquise sur Marseille au pixel sol de 20 cm couvrant la même superficie que l'extrait Figure2.

    Voici maintenant en Figure4 et 5. ce que donne un nouveau grossissement des 2 cadres rouges des Figure2 et 3.

quickbird3
Figure4. grossissement par 3 de la zone encadrée de la Figure 2. équivalent à une superficie de 38 m par 27 m

zoom_mars20
Figure5. grossissement par 3 de la zone encadrée de la Figure 4. équivalent à une superficie de 38 m par 27 m

    Puisque nous espèrons faire évoluer un jour nos caméras vers une acquisition à 10 cm de pixel sol stéréoscopique, j'ai ajouté Figure6. un extrait d'image acquise à cette résolution de 10 cm sur Marseille avec également un grossissement par 3 en Figure7.

marseille10
Figure6. Extrait de 570x399 pixels d'une image caméra numérique sur Marseille au pixel sol de 10 cm. Extraction d'une zone de parking de 19 m par 13.5 m.

zoommarseil10
Figure7. grossissement par 3 de la zone encadrée de la Figure 6. équivalent à une superficie de 19 m par 13.5 m

    Un débat pourrait bien sûr être lancé quant à l'utilité d'une acquisition à 10 cm de pixel sol. Ce ne sera pas le cas sur ce site. Mais laissant cette question de côté, on s'aperçoit qu'on ne parle pas de la même chose suivant que l'on mentionne une prise de vue satellitale très haute résolution ou une prise de vue aérienne très haute résolution.

La résolution radiométrique

    Les performances des systèmes imageurs satellitaux sont altérées par deux limitations, l'impossibilité de remplir convenablement les puits de potentiel des pixels des barrettes CCD du fait du mouvement perpétuel du satellite et l'importance de l'information "parasite" du fait de l'épaisse tranche d'atmosphère traversée. Sur certaines journées de vol en vecteur aérien, lorsque la météo est plus que limite du point de vue de la visibilité, on voit la moitié de l'histogramme du canal bleu de nos images occupée par le voile ; celà laisse imaginer le rendement de ce système imageur s'il volait ne serait-ce que deux fois plus haut...

    Il en résulte forcément des images satellites dont la dynamique et le rapport signal sur bruit sont bien en-dessous de ceux des images aériennes. Le fait de tendre vers des pixels sols plus petits pour le satellite n'améliorera pas la qualité radiométrique du produit image final du fait de la première limitation citée précédemment. A moins de faire voler le satellite de plus en plus bas au risque de le voir se transformer en avion...

    En guise d'illustration, voici un extrait d'une image acquise par quickbird sur Rome et le grossissement de deux zones : une rue à l'ombre en 1 et une coupole en 2. On notera que la façade du bâtiment en dessous de la coupole aurait très bien pu servir d'illustration une fois grossie.

res_radio_sat
Figure8. Illustration par l'image de la dynamique et du rapport signal sur bruit d'une image acquise par Quickbird

    Voici le même type d'extrait d'image à 20 cm de pixel sol par vecteur aérien :

res_radio_aerien
Figure9. Illustration par l'image de la dynamique et du rapport signal sur bruit d'une image acquise par notre caméra numérique sur Toulouse.




   
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