Observation de la Terre par satellite

Les données d'observation de la Terre jouent un rôle central dans de nombreux domaines comme le suivi des changements environnementaux, la gestion des ressources naturelles, la surveillance des catastrophes ou l'étude du climat. Ce cours fournit les bases scientifiques et méthodologiques nécessaires pour exploiter ces données de manière rigoureuse. 

Le cours suit la chaîne complète d'une analyse en télédétection, depuis l'acquisition du signal jusqu'à la production et l'interprétation d'informations géographiques. Après une introduction aux principes physiques (partie 1), les étudiant.e.s découvriront les principaux systèmes d'observation de la Terre (partie 2), puis mettront en œuvre les principales étapes de prétraitement et d'analyse des images (partie 3) avant d'aborder plusieurs applications environnementales (partie 4). 

Partie 1 : Bases physiques de la télédétection 

- Définitions : énergie radiante, flux radiant, densité de flux radiant, radiance 

- Interactions entre l’énergie et la surface terrestre : lois de Stefan Boltzmann et Wien 

- Rayonnement électromagnétique et signatures spectrale 

- Effets atmosphériques 

- Orbites et principes de fonctionnement des satellites 

- Interactions entre le rayonnement et la surface terrestre dans le domaine thermique 

Partie 2 : Les principaux capteurs utilisés en télédétection 

- Optique  

- Radar  

- LiDAR  

- Hyperspectral 

Partie 3 : Traitements d’images satellitaires 

- Prétraitements : améliorations de contraste, filtres spatiaux, corrections radiométriques et géométriques, extraction et analyse de statistiques d’images 

- Analyses d’images : classifications (non-supervisée, supervisée, orientées-objet), random forest, détection du changement, mesures de séparabilité spectrale, séries temporelles 

- Variables dérivées : transformation du Tasseled Cap, indices spectraux (NDVI, SAVI, …), température, variables biophysiques 

- Introduction aux traitements modernes : Google Earth Engine, automatisation, reproductibilité 

Partie 4 : Applications de la télédétection 

Travaux pratiques 

Séance 1 : introduction au logiciel, aux images satellitaires et aux prétraitements des images. Séance 2 : classifications non-supervisées. Séance 3 : classifications supervisées. Séance 4 : classifications orientées-objet. Séance 5 : collecte de données sur le terrain. Séance 6 : estimation de la précision et amélioration des classification. Séance 7 : transformations multispectrales. Séances 8 et 9 : détection du changement. 

Cette unité d’apprentissage se donne en Français. Elle se répartit entre cours magistraux et travaux pratiques qui sont complémentaires. La présence aux cours et aux travaux pratiques est indispensable. 

Les cours magistraux donnent les bases théoriques nécessaires pour comprendre la manière dont les données de télédétection sont créées, traitées et utilisées dans différentes applications d’observation de la Terre. Une évaluation sera réalisée à mi-semestre et compter pour 10% de la note finale.

Les travaux pratiques permettront aux étudiant.e.s de travailler directement sur des données issues de la télédétection par satellites sur ordinateur (logiciel ArcGIS Pro). Cela nécessite d’avoir assimilé la matière théorique qui s’y rapporte. 

La note finale est la moyenne pondérée des notes de l'examen théorique (40%), de l'examen de travaux pratiques (45%), de l'interrogation à mi-semestre (10%) et de tests d’entrée à certaines séances de TP (5%).  

Une note inférieure à 8/20 pour l'examen théorique ou l'examen de travaux pratiques entraîne une note d'échec pour la totalité de l'unité d'enseignement. L’examen théorique et celui de travaux pratiques devront tous les deux être représentés en seconde session. La note finale de seconde session sera composée à 50% de la note de l’examen théorique et 50% pour l’examen des travaux pratiques. 

L'examen théorique est écrit, et est composé de questions vrais ou faux et de questions ouvertes qui demanderont un développement de la part des étudiant.e.s. L'examen de la partie pratique du cours se déroule sur ordinateur le même jour que l’examen théorique.  

L'interrogation à mi-semestre est, comme l’examen théorique, une épreuve écrite. Elle porte toutefois uniquement sur la matière vue jusqu’à cette date. 

L'usage éventuel d'intelligences artificielles (IA) génératives doit se faire de manière responsable et conformément aux pratiques de l’intégrité académique et scientifique et au RGEE (voir entre autres l'article 107). Prenez connaissances du document sur les “Lignes directrices pour une utilisation responsable de l'intelligence artificielle générative en faculté des sciences”.