14h30-15h00 : Imagerie hyperspectraleaéroportée pour les applications marines Claude Cariou, Laboratoire TSI2M-ENSSAT-Université de Rennes 1
magerie hyperspectrale aéroportée pour les applications marines Claude Cariou Traitement des Signaux et Images Multicomposantes et Multimodales Equipe d'accueil EA 4548 marines 2
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Qu'est-ce que l'imagerie hyperspectrale? Collecte instantanée de signatures spectrales à haute résolution sur une large plage spectrale et sur une extension spatiale importante. Une image standard RVB possède trois composantes correspondant aux bandes spectrales rouge, verte et bleue. Une image hyperspectrale enregistre des valeurs de réflectance sur une multitude de bandes, typiquement > 100. Plusieurs de ces bandes couvrent le spectre ultraviolet et infra-rouge, en dehors du spectre visible. marines 4
Le spectre visible... lumière blanche visible marines 5
Et au delà... lumière réfléchie par un objet proche infra-rouge visible marines 6
Échantillonnage spectral lumière réfléchie par un objet imagerie monochrome marines 7
Échantillonnage spectral lumière réfléchie par un objet imagerie couleur (RVB) marines 8
Échantillonnage spectral lumière réfléchie par un objet imagerie multispectrale (~10 composantes) marines 9
Échantillonnage spectral lumière réfléchie par un objet imagerie hyperspectrale (~100 composantes) marines 10
Données hyperspectrales marines 11
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Plate-forme matérielle d'acquisition Capteur d imagerie hyperspectrale AISA Eagle Centrale inertielle Oxford Technical Services RT3100 marines 13
Quid des capteurs satellitaires? Résolution spatiale moins fine (plusieurs mètres/dizaines de mètres) Ex :Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean (HICO), Office of Naval Research, en opération depuis sept. 2009 sur la Station Spatiale Internationale. couverture : 8000 km 2 @ 90 m de résolution Complexité de modélisation du trajet optique marines 14
Plate-forme logicielle de traitement marines 15
Plate-forme logicielle de traitement marines 16
Applications de l'hyperspectral aéroporté Agriculture de précision traitement contrôlé des parcelles, estimation des récoltes Cartographie de l occupation des sols zones humides, linéaire bocager,... Foresterie détection précoce de maladies, suivi postérieur aux feux de forêts, inventaire des essences Urbanisme aménagement du territoire Paléo-environnement marines 17
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Modélisation Nombreux paramètres Variabilité spatiale Variabilité temporelle sensor atmospheric path radiance light source sea surface reflectance phytoplankton colored dissolve d organic matter particles In water scattering bottom reflectance bottom type "A" bottom type "B" marines 19
Applications marines Bathymétrie, nature du fond Qualité de l'eau (CDOM, TSS, chla) Production primaire (phytoplancton, algues) Ressources ostréicoles Pollution et sécurité maritime marines 20
Bathymétrie, nature du fond Smith, R.A. Irish, J.L. and Smith, M.Q. 2000. Airborne lidar and airborne hyperspectral imagery: a fusion of two proven sensors for improved hydrographic surveying, Proceedings, Canadian Hydrographic Conference 2000, Montreal, Canada. marines 21
Qualité de l'eau CASI-MS @ 1m, 12 bandes Garstag, UK, 2005 marines 22
Qualité des eaux estuariennes Projet Infraeco (Chili / Espagne) mosaïque RGB AISA Eagle 62 bandes spectrales résolution spectrale 10 nm résolution spatiale 50 cm couverture ~ 1000 ha marines 23
Qualité des eaux estuariennes Projet Infraeco (Chili / Espagne) Variations de réflectance dans l'eau dues à la concentration en chla, à la turbidité et à la nature du fond marines 24
Détection des efflorescences algales Torrecilla et al., Derivative analysis of hyperspectral oceanographic data, Advances in Geoscience and Remote Sensing, Gary Jedlovec Ed., InTech, October 2009 marines 25
Détection des algues vertes CASI-MS @ 1m, 5 bandes Ile Grande (Côtes d Armor) marines 26
Ressources algales Etude Centre d'etudes et de Valorisation des Algues marines 27
Ressources ostréicoles Schill et al., "Development of an Automated Mapping Technique for Monitoring and Managing Shellfish Distributions," CICEET Tech. Report, 2006 marines 28
Pollution maritime Braer, Iles Shetland, janvier 1993 CASI-MS @ 90 cm Deepwater Horizon, golfe du Mexique, avril 2010 SpecTIR @ 2.2 m, 360 bandes marines 29
Conclusion L'imagerie hyperspectrale aéroportée est une technologie mature accessible rapidement mobilisable donnant une meilleure discrimination que l'imagerie satellitaire permettant un suivi temporel des zones stimulante pour la recherche amont Mais... nécessite encore de la connaissance terrain pour validation encore assez peu connue des spécialistes de terrain... Contact : {claude.cariou, kacem.chehdi}@univ-rennes1.fr marines 30 http://tsi2m.enssat.fr