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Basesphysiquesdelatélédétection
etsaproblématiqueBasicphysicalprinciplesandproblematical
aspects ofteledetectionProfesseurFrancisBecker
UniversitéLouisPasteur,Strasbourg
Introduction
contient,commenous leverrons,desinformationssur atmosphèreet decaracté lesinformationsquel'onrecherche.Pour cefaire,ilfaut avoiruneidéede cequisepasse. deces surl'état del'art[1Jetdansle"ManualofRemoteSensing"
[2J.Principesdebase
télédétection schématiséesurlafigure1.Danslapériodederecherche,
uneexpérienceàbordd'avion,àborddesatellite),
-unephase detraitementdesdonnées(analysenumé etc.), -unephase decontrôlein-situetderecherchesdemo plusqu'unephase: letraitementetl'analysedesdon ...mais nousn'ensommes pasencorelàpourbeaucoupd'appli cations. détectionactiveetpassive sesituentauniveaudel'acqui sitiondesdonnées: diffusée parlascène(avectouteslesperturbations quenousdiscuteronsplusloin). Dans temps cohérente,cequiestungrosavantagecarilémetteur
etrécepteur. Elles nientdenepasêtrecohérentes.Lerécepteurenre
gistrelaréponse delaterreàcetteexcitationnatu relle.LAHOUILLEBLANCHE/N°7/8-1978Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1978038
492LAHOUILLEBLANCHE/N°7/8-1978
Levéhiculedel'information
r6f1e:-:ionémission Figure2 -Emission (réflexion)desurfaceetdevolume G) \db/ cv +ffPÀ.(B,Ta)cosBadna hemisV
Efretdevolume
émission
Efft,tdl'surface
réfle:-:ion lespropriétésinternes del'interface(profilhydrique, profilthermique,structureinterne). importantes(voirplus loin:Effetsd'échelle),cequi dont Dans cesconditions,onpeutmontrerquelalumiRÀ.,p(B,
s,
T)=:À.,p(B,+
CD +p(B".B")RsoleilcosB dnÀ.,p,'l',S'l'sÀ.s s
ontlasignificationsuivante: (i) l'interface. T. tive températureeffectivedesurface T. nementsolairedirectau niveau del'interfaceetdu rayonnementsolairediffus. nestévidemmentcarac faceRs;:l,parl'anglesolidedn
s souslequelonpeut véhicule-t-ilde l'information? estsollicitéepar lefluxderayonnementélectroma enoutreparElleréagitàdeuxniveaux:
(i)enémettantouréémettant desrayonnementsélectromagnétiques.
thermiqueethydrique defaçonàéquilibrerlesbilans d'énergieet demassedansleséchangesquiseproduisentàl'interfacesol-atmosphère.
Ainsienmesurantlaluminance
delasurfacedela facen'estmalheureusementpasdéfini defaçonintrin d,dépenddela longueurd'ondedurayonnement,delanaturede chimiquesentrelaterre etl'atmosphèreontlieu.épaisseuraveclalongueur
d'onde;danslevisible,l'épais dans deseaux;dansl'infrarougethermique(8-14 jJ.),cetteépaisseurn'estplusque
dequelquesmicrons,sibien l'épaisseur del'interfacedépenddelalongueurd'onde durayonnementincidentet desonhumidité.Elleest del'ordre de10à11/10delalongueurd'onde,cequiPourunsolcouvert
faceestencorepluscomplexe.Acause
del'épaisseurdel'interface,ily aengénéral une surface;électromagnétique.
Ilestcaractériséàchaqueinstant
par utilisées(levisible, leprocheinfrarouge,l'infrarouge thermiqueetleshyper-fréquences), sapolarisation,sa phase(pourlesmesuresdecohérence).Chacune
decesgrandeursapportesacontributionSilestroispre
nesontutili sées,enmajeurepartie,quedans latélédétectionactive. où onestmaître del'intensitédelasource,ilestpossible defaire lacohérencedufaisceauincident.F.BECKER493
voirlesoleil etl'inclinaisondusoleil.Ildépenddela soleil11dépend
aussidufluxdiffus,c'est-à-dire delacompositionde (iii) phère l'atmosphère ;Ta)quidépenddesprofilsde sitionenaérosols, desanébulosité,etc. (iv) d'unesourceartificielle.11estcaractériséparlespro
priétésdel'émetteur.Ildépenddelasectionefficace
derétrodiffusion, deladensitédematièrediffusante. diffusionatmosphérique.Cesdifférentescontributionssontplus
oumoins importantessuivant ledomainespectral.Leterme miques.IlestnégligeableparrapportautermeG)
nant.Entre3 et5/1,lestermesCD,@et®peuventêtredumêmeordre
...commedansledomainedes hyperfréquences.Silasourcedel'émetteuresttrès
intenseenradiométrieactive onpeutquelquefois négligerlestermesCD,G)etG)devant@.
caractéristiquesdumilieuet desonétathydriqueet ment).C'estparcesfacteursque lerayonnementélec tromagnétiqueémis a,enquelquesorte,lamémoire despropriétés del'interfaceetdusol.Defaçonplus précise,eneffet,onsait que: sastructure, sarugosité,sanature,sacomposition,son profIlhydriqueetsonprofIlthermique. lestravauxdel'équipe deR.D.Jackson[8]concernant l'influencedel'humidité desurfacesurlaréflectivité [9]concernantl'influence del'humiditésurl'émissi vité.Lafigure3montre cesdépendances.D'autres exemplesserontdonnésaucours decesjournéesdans lesdiversdomainesdelongueurd'onde. 2) libre demasseàtraversl'interface.Sansentrer dans ledétail,lesfluxintéressantssont: l'humidité(cf.Fig.3). (ii) latente)etH(chaleursensible).Ilsdépendentdespa
profIl décrivant sité,diffusion,etc.). snlnonrugtH>UX28 0.8 .21c c0.60pvranO!11(:>tres
spectraliibn0.14......0.4'-=--'-_":--'-_":--'-_..1---1.--'
0.0.08.16.24 .32
massiqued!callclansJesol (r1)al!wdn(d'apn>sref.B) 8-13 0.94 0.92 0.90 0.88510Xh'
(h)èmissivitédusable (d'aprt'sre(.9) 1.61.2sablefin
ps::=1m- 30.8,/0
041mesur{'
...DeVrie, oL--'----'------'-..--I.---'1.2lZjoar;',ilC'
0.8,,,,_00ps=1190k
g m- 3 0.4001020304050
Cc)c()nductibilitéthermiollC'k
(d l ;lprùsref.6) xw494LAHOUILLEBLANCHE/N°7/8-1978
Tableau1 :Lesdiversparamètresintervenantentélédétection1a,1(I:::.À,e,'P,t,h,dS)
Signaldesortie
paramètreslogistiques -heuret -saisonl -axesdeprisedevue(orbite) etc. atmosphère -compositionmoléculaire -profilP.T.U,
-distributionetcompositiondes aérosols paramètresinstrumentaux -bandesspectrales(À,I:::.À) -polarisationp -réponsespectralefw(À) -IFOV(-+dS) -7Météorologie
-positiondusoleil couverturenuageuse -températuredesnuages -pluie turbulence m 6 c 6 ....cE V>> c :::>::JID 0 "'0 CID....,U
Cl..,-
C 'Il::J -ID C mm0<:.>"'0
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