La mission Pléiades et son programme préparatoire Hélène de Boissezon DCT/SI/AP Service «Analyse et Produits Images»

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1 La mission Pléiades et son programme préparatoire Hélène de Boissezon DCT/SI/AP Service «Analyse et Produits Images»

2 L imagerie spatiale au CNES La plus ancienne des filières techniques en Observation de la Terre : Filière SPOT SPOT 1 ( ) SPOT 2 ( ) SPOT 3 ( ) SPOT 4 (1998- ) + VGT1 SPOT 5 (2002- ) + VGT2 + HRS Filière Hélios Hélios1A (1995-) & 1B ( ) Hélios2A (2004-) & 2B (2009-) CSO/MUSIS (2015-) SPOT4 SPOT5 SPOT2 SPOT1 Programme Pléiades 1 & 2 (2010- ) Filière scientifique Polder/Parasol (2004-) Venµs (2011-) 2

3 SPOT5 French Riviera 16June, 2002 Monaco port 60 km Nice port 3

4 Image SPOT4 résolution 10 m champ 60 km composition colorée Atelier géothématique Xynthia CETE SO 10 Juin 1010 B3 B2 B1 4

5 Image SPOT5 résolution 2.5 m champ 60 km 5

6 Simulation Pléiades résolution 70 cm champ 20 km Atelier géothématique Xynthia CETE SO 10 Juin

7 PLEIADES 1000 kg 1400 W Pleiades : système optique dual à résolution métrique Résolution image: 0,7 m N&B 2,8 m Couleur Capacités d acquisition : Agilité 2 à 3 /s Fauchée 20 km Multi-stéréo 500 images par jour Localisation absolue <10 m 7

8 SPOT 5: General overview High High Resolution Resolution Geometric Geometric (HRG) (HRG) instrument instrument 3000 kg 2400 W Platform Platform High High Resolution Resolution Stereoscopic Stereoscopic (HRS) (HRS) instrument instrument Vegetation Vegetation instrument instrument 8

9 Caractéristiques du satellite Pleiades Qualité image taille instrument Agilité design compact Localisation minimisation distorsions Masse: 1 tonne Puissance Batteries Lithium-ion Panneaux solaires rigides 1.5 kw Système Contrôle Attitude et Orbite Actionneurs gyroscopiques (4) Senseurs stellaires (3) Gyromètres à fibres optiques (4) Débit télémétrie: 450 Mbps Capacité mémoire bord: 720 Gbits Orbite héliosynchrone 694 km Heure locale : 10:15 TU 9

10 Vue éclatée du satellite Pléiades Instrument Bus structure Equipments on the panels Antenna Support Structure Fibre Optic Gyros Inertial Core Unit Star Tracker (+Y) Star Tracker (+X-Y) Detection Unit Control Moment Gyros Launcher Interface Propulsion Module 10

11 Pleiades satellite: some achievements Flight telescopes undergoing integration in Thales Cannes premises. 11

12 Pléiades satellite: some achievements 12

13 Capacités d acquisition de Pléiades Carnet de commande exigeant : 500 images / jour / satellite en PA+XS Mosaïques, couples stéréo et triplets tri-stéréo 13

14 Capacités d acquisition sur zone étendue Capacité instantanée Cas d une mission commerciale sur l Europe: parmi 40 cibles de 15 km de diamètre à acquérir, réparties sur une zone de 1000 km2. 19 cibles acquises en une passe avec une visée cibles acquises en une passe avec une visée 30 Exemple d accès 30 pour 20 images 14

15 Capacités d acquisition sur cibles proches Capacité instantanée Théâtre de crise opérationnelle : parmi 30 cibles de 15 km de diamètre à acquérir réparties sur un théâtre de 100 x 200 km². 10 cibles acquises en une passe avec une visée cibles acquises en une passe avec une visée 30 Exemple d accès 20 pour 10 images 15

16 16

17 Mosaic acquisition MASS MEMORY 720 Gbits Laurent Lebègue DCT/SI/QI 17

18 80 km 18

19 True / false colors 19

20 20

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35 Lancement Pléiades Contrat de lancement avec Arianespace (signé en Déc. 2004) pour deux Pléiades 1 et 2 Lancement depuis Kourou avec SOYOUZ n 2 Périodes prévisionnelles de lancement : Pléiades 1 : Mars 2010 Pléiades 2 : 15 mois après Qualification du lanceur : mi

36 PLEIADES Exemple du Programme Préparatoire ORFEO (Pléiades) smsc.cnes.fr/pleiades/ CosmoSkymed 36

37 Programme préparatoire ORFEO Programmes d accompagnement à l utilisation des futures missions CNES Missions OT du CNES préparées en lien étroit avec futurs utilisateurs institutionnels, pour les préparer à utiliser les données le plus efficacement possible, en vue d applications novatrices. Approche «besoins en information / produits à valeur ajoutée» d emblée car le vrai besoin s exprime en terme d information attendue L exemple du Programme Préparatoire ORFEO (Pléiades + Cosmo) Objectifs : Préparer, accompagner et promouvoir l utilisation des données : Recueil des besoins des différentes communautés d utilisateurs potentiels Nouveaux développements méthodologiques / Nouveaux produits à valeur ajoutée Validation des méthodes et outils Volet Thématique 8 Groupes Thématiques composés d experts reconnus représentant leur domaine Mer & littoral ; Risques ; Cartographie ; Géophysique ; Hydrologie ; Forêt ; Agriculture ; Défense Expression de besoins (produits à valeur ajoutée) et réalisation d études de faisabilité Volet Méthodologique Animation d un réseau de laboratoires en traitement d images + R&T + Thèses Développement d une «ORFEO Tool Box» (OTB) sous licence libre 37

38 Programme préparatoire ORFEO Thematic part : 8 Working Groups (WG) GT2 Risques: DSC/MRI, SDIS Var, Mission 1- Sea & Coastlines Risques Naturels, Ecole Mines Alès, 2- Risks & Humanitarian aid SERTIT, UNOSAT, ERM 3- Cartography, Town and country planning GT5 Hydrologie : 4- Geology & Geophysics ENGREF, Cemagref, CETP, IMFS, BRGM, LTHE, ARPE, SOGREAH, 5- Hydrology GT3 Cartographie, 6- Forest Aménagement territoire: 7- Agriculture IGN-F et IGN B, LCPC, CSTB, 8- Defence SNCF, INERIS, CETE Lyon, RGD-Savoies Belgian experts are present in 5 WG Austrian, Spanish and Swedish experts have integrated some WG Spot Image representatives in each WG Composition of the Thematic WG: 38

39 Programme préparatoire ORFEO Exemples de besoins exprimés par les Groupes Thématiques Besoins scientifiques : compréhension phénomènes interfaçage et spatialisation modèles, assimilation données synergie optique/radar dynamique de phénomènes connectivité réseaux, Besoins institutionnels (Français, Belges, ) : application Loi Littoral, alerte à la mise à jour cartographique (BD IGN notamment), indicateurs PEFC (Pan European Forest Certification),. Besoins liés aux règlementations et initiatives communautaires : Directive Cadre Eau Directive Nitrates, future Directive Cadre Sols Politique Agricole Commune / Contrôle Bonnes Pratiques Environnementales Problématiques interfrontalières Support à INSPIRE,. 39

40 WG2: Risks and humanitarian aids Crisis 40

41 Flood event/post-crisis characterization at local scale Arles and Tarascon floods Recognition of key objects: breaks on levees over flow Déversoir Brèche du canal du Vigueirat CNES ORFEO programme,

42 Post crisis analysis Rhône River over flowing in the South of Tarascon Affected area but not observed on crisis EO data Alluvial deposits along the Rhone reaches Possibility of drawing on the post crisis image the directions of the flow Post-crisis QuickBird data 42

43 GT5: Hydrology -Water ressource monitoring - Water eco-systems monitoring -Hydrological modelling and Flood risk mapping - Water quality: turbidity, eutrophication, nitrate contaminations 43

44 Hydrological network extraction and characterization Puech, C. (CEMAGREF); Bailly, J-S (ENGREF); Ayral, P-A (EMA) Hydrological network extraction DEM Potential network VHR imagery Real drainage Surface characts. network Hydrological modelling Flood prediction Artificial drainage linears identification gullies ditches banks Photo-interpretation -> 80% detection 44

45 GT3: Cartography and town planning Ortho / Land parcels BD Topo update (built, infra) Altimetry (flood areas) Coastal mapping / DTM Industrial sites mapping Risk follow-up in 3D (subsidences, avalanches) et green spaces) 3D city models 45

46 Potential contributions of PLEIADES to IGN activities 1: A new data source in the IGN early warning network for change detection monitoring and cartographic database updating Quickbird 30 Nov 2007 Scan 25 updating BD Ortho été 2006 speed up the collection process of changes winter images help detect changes in forest or inaccessible areas input for stereo data plotting within Z< 50 cm rms 46

47 Le programme préparatoire ORFEO Outils méthodologiques de traitement d image orfeo-toolbox.org 47

48 Example of basic function : Perceptual alignment detection orfeo-toolbox.org

49 Example of interactive function orfeo-toolbox.org Lakes Inside / Outside examples by image interpretor Extracted object

50 Classification automatique (SVM)

51 Example of interactive function : Object detection (correlation+ region growing ) Referenc e orfeo-toolbox.org

52 Object identification and counting 52

53 Image to DB registration 53

54 GIS Interface 54

55 Conclusions sur le programme ORFEO Objectif initial d ORFEO: Démontrer l apport des systèmes THR PLEIADES pour diverses thématiques Faciliter et promouvoir l utilisation de ces données par les utilisateurs aussi bien scientifiques etprochaine qu institutionnels opérationnels étape majeure en 2011: Bilan actuel sur le type d exploitation cespléiades données lancement dude1er Principalement scientifique, avec ouvertures vers utilisations concrètes Maturité de l utilisation concrète de ces données selon la thématique: avec un réel challenge à la clé: Défense, Risques, les Cartographie, Forêts, Littoral, Agriculture, Hydro, (vrais) utilisateurs au rendezgéophys. vous, prêts à utiliser ces données Enjeux: Exploitation de PLEIADES par les utilisateurs autres que les scientifiques: institutionnels, collectivités territoriales Permettre un accès large aux données PLEIADES: «délégation service public» 55

56 Quelques remarques en conclusion Les potentialités applicatives de l imagerie spatiale sont vastes et encore largement sous-exploitées Les utilisateurs majoritaires de ces applications sont institutionnels et encore peu informés de ces potentialités => Nécessité d intermédiation entre le milieu du spatial et les utilisateurs potentiels Le contexte (maturation/démonstration des applications, GMES ) est favorable => Opportunités à saisir pour «transformer les essais» et passer progressivement de démonstrations ponctuelles à de l opérationnel (en insérant le spatial dans le contexte général et en ciblant les applications) Le contexte Plan Satellitaire MEEDDM et rapprochement CNES / MEEDDM est lui aussi très favorable : volonté forte du CNES d intégrer systématiquement des utilisateurs institutionnels (Meeddm, Min Intérieur, Min Agric, ) dans les études de validation thématique Pléiades, pendant la 1e année de vie de Pléiades1. 56

57 Merci de votre attention! 57

58 Authorized Institutional Users Institutional bodies Public services, défense, public research establishments administrations, universities, regional and local entities for non commercial use Two categories Category 1 Agreed institutional users (End Users) of states funding system development Pleiades: France, Austria, Belgium, Spain and Sweden ORFEO: Italy and France Category 2 European institutional users 58

59 Data Policy Licensing for agreed Authorized Users Right to use and modify Protected Products only for Authorized Institutional Users own needs Right de produce Derivative products Right to exchange Protected Products authorized between Authorized Institutional Users Re distribution or sell forbidden Copyright CNES for Pléiades is the holder of copyright, attached to Data and Protected Products under This does not preclude Authorized Institutional Users from being the holder of distinct copyright on a Derivative Product 59

60 Pléiades Civil Data Distribution Civil Operator After an European Call for Tender in July 2004 Spot Image chosen Spot Image Proposal Received end of March 2006 Delegation signed in December 2007 Prices for Authorized Institutional Users Category 1 Engagement d'achat annuel prix au km² prix unitaire produits km² , , , , ,

61 Exemple du programme 61

62 Le programme KALIDEOS Origine: Volonté du CNES de soutenir la recherche et l enseignement en télédétection en facilitant l accès aux données satellites (programme ISIS) Objectifs: fournir à la communauté scientifique des base de données de télédétection de référence, sur des sites multi-thématiques Faciliter l exploitation de ces données en assurant leur prétraitement géométrique et radiométrique ainsi que leur mise en cohérence Kalideos = Bases de données de télédétection de référence (depuis 2002) Séries temporelles de données multi-capteurs, multi-spectrales, multi-résolution Géométriquement superposables et radiométriquement cohérentes Qualité des données: validation, traçabilité et documentation Synergie avec données exogènes (données terrain) Accès gratuit pour recherche et éducation exclusivement 62

63 De la donnée brute aux applications Fundulea Traitements d image 1 Geometrie : res orthorectification coregistration temporelle λ t Réunion BDs Image Arcachon 2 Radiometrie: étalonnage correction atmopshérique Image brute: - série temporelle - multi-résolution - multi-spectral Données terrain Validation Devel. méthodo. Def. de mission spatiale Résultats Muret Utilisateurs: - Applications multi-thématiques - R& D (analyse de séries temporelles); - Enseignement 63

64 La base de données ISLE_Réunion Objectif : BD multithématique Gestion zones côtières, canne à sucre, volcans, érosion, planification territoire, Un projet mené par le CNES en association avec CIRAD - IRD - IPGP - BRGM Univ Réunion BD unique : Images SPOT1 à 5 depuis 1986, images Formosat, TerraSAR, Envisat 64

65 Kalideos/Réunion: Exemple de produit (projet Sucrette) Produit : Suivi des coupes (exemple Ile Réunion) CLASSIFIED IMAGE 19/08/04 (SPOT 5 10m) Cane field map Not processed (not planted or under clouds) Not harvested Harvested (progress > 50%) Harvest in progress (25% < progress < 50%) STATISTIQUES SUR LE TAUX DE COUPE (champ/exploitation/bassin/usine/ile) 65

66 Bassin d Arcachon SITE D'ÉTUDE Zone définie en partenariat avec l'umr EPOC, BRGM, INRA 1 25' W Couverture de 0 55' W 44 48' N l'ensemble du bassin et des problématiques littorales Zones forestières Dunes Agglomération d'arcachon Sédiments 44 26' N 66

67 Surveillance des Passes du Bassin d Arcachon par imagerie SPOT et érosion côtière Morphologie sous-marine des Passes du Bassin d Arcachon Cartographier la topographie sous-marine des Passes Sondages superposés sur l image Spot-xs1 15 mai 2001 Rapport pour le SIBA 67