Trouvez l'intrus

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Parmi cette série temporelle d'images de niveau 2A de la tuile 31TFJ (Toulouse), il y a une intruse. Saurez vous déviner laquelle ?

 

Oui, c'est la dernière,, acquise le 26 Février. Mais qu'a t'elle de spécial ?

  • Le coin noir au sud-est ? Oui, mais c'est juste le résultat d'une orbite diffférente. Je ne vais quand même pas écrire tout un article là dessus.
  • La date ? Oui, vous chauffez.
  • Deux images séparées par un seul jour (les 25 et 26 février ?) ? Ah, là, vous brulez !

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Detection de satellites par satellite

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Les avions perturbent largement nos images spatiales, en raison des traces de cristaux de glace qui se forment derrière eux et qui se transforment souvent peu à peu en voiles nuageux. Nous avons dû mettre en place une méthode de détection et de correction des traces d'avion. Chaque vol en avion, en plus de participer au réchauffement atmosphérique, à de bonnes chances de perturber nos observations optiques.

Image LANDSAT 8 acquise au dessus de Paris le 14/04/2013. A gauche, composition colorée RGB, à droite, image de la bande 1.38µm. A voir le nombre de traces d'avions, on se dit qu'il va falloir choisir entre voler ou observer la terre.


Mais une nouvelle nuisance est en train d'apparaître : les satellites eux mêmes. Plus de 4000 satellites orbitent autour de la terre, et avec la mode des nanosatellites, les lancements d'objets spatiaux se sont multipliés. 450 nouveaux objets sont apparus l'an dernier, plus de 500 sont prévus en 2019. Comme la plupart de ces satellites sont lancés en orbite basse, entre 400 et 600 km d'altitude, ils orbitent entre nos satellites d'observation préférés et la terre.

 

Et l'avenir est assez inquiétant (en général l'avenir est plus inquiétant que le passé) : d'après mon collègue du CNES, Christophe Bonnal : "L’entreprise américaine One Web a ainsi pour ambition de déployer 600 satellites d’ici trois ans afin de proposer un accès internet haut débit depuis l’espace. Plusieurs sociétés ont des projets similaires dans les tiroirs. Boeing a annoncé l’envoi de 2400 satellites. Samsung table quant à lui sur 4000, tandis qu’Elon Musk parle carrément de 12.000 engins".

 

Les 12000 satellites de la constellation Starlink seraient placés à 3 altitudes différentes (340 km, 550 km et 1200 km). Deux de ces altitudes seront donc visibles depuis l'orbite de Sentinel-2. Et déjà, la société Planet dispose d'environ 200 satellites à une altitude de 400 km.

 

Vu le grand nombre de satellites, je me suis demandé s'il était possible que les images de Sentinel-2 soient perturbées par la présence de satellites situés un peu plus bas. La possibilité est assez élevée, car finalement, la plupart des satellites d'observation optiques cherchent à faire leurs observations aux environs de 10h30 le matin. Avec un bon propagateur d'orbites, et grâce aux données du Norad, il est assez facile de trouver les moments où l'un des Sentinel-2 passe à la verticale d'un des satellites Planet situés juste en dessous. Et il n'y a plus qu'à chercher dans les images à quelques dizaines de mètres près.

 

Voici trois exemples de résultats obtenus, deux sur les images de ces derniers jours, et un plus ancien.  Même si les satellites planet sont assez petits, leur surface métallique reflète bien le soleil et laisse donc une trace visible sur nos images.

 

Image Sentinel-2 du 27 mars 2019, en Chine. Le satellite est visible au centre du cercle rouge. Voir le zoom présenté sur l'image de droite Le point brillant, à droite du centre de l'image est le satellite Planet Flock 1C-11,
 

Image Sentinel-2 du 27 mars 2019, en Espagne. Le satellite est visible au centre du cercle rouge. Voir le zoom présenté sur l'image de droite

Le point brillant, à droite du centre de l'image est le satellite Planet Flock 3R-8. Mes calculs avaient prévu qu'il serait au centre de l'imagette. Il doit y avoir un biais.

Ce dernier cas est intéressant, car observé juste après le lancement de la série Flock 3P par PSLV le 12 janvier 2018. On distingue bien, à gauche du centre de l'image, les traces de 3 satellites dont les orbites n'ont pas encore divergé. 

(Image Sentinel-2 observée au dessus de la Nouvelle Calédonie le 13 janvier 2018.)

 

Vue d'artiste du lancement des satellites Flock 3P

 

Bien, le phénomène est encore modeste, grâce à la petite taille et à l'orbite basse des satellites Planet, mais si des constellations sont lancées à une altitude plus proche de celle de Sentinel-2, ils pourront couvrir de nombreux pixels. Devrons nous recourir à la technique mise en place récemment par le gouvernement indien pour éviter la multiplication des traces blanches ?

Bon, ahem, bien sûr, cet article a été publié le premier avril, ne le prenez pas trop au sérieux.

 

Les séries temporelles de niveau 3A de Sentinel-2

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Le beau temps est revenu avant la fin de l'hiver cette année, et la synthèse de février 2019 est donc montrable, même si les forts angles solaires ne simplifient pas le travail. Comme chaque mois, Peter Kettig du CNES a produit les synthèses de niveau 3A à partir de Sentinel-2 du mois précédent. D'ailleurs, il faut que je vous dise, grâce à son brillant travail, Peter a été recruté au CNES sur un poste permanent !
 
Les données à pleine résolution, avec leurs masques de qualité, peuvent être téléchargées depuis le serveur de distribution Theia au CNES.
 
Si vous n'avez pas peur d'y passer trop de temps, alors que de nombreuses urgences vous attendent, vous pouvez jeter un œil aux mosaïques de ces produits disponibles sur la France depuis Juillet. Chaque mosaïque est accessible à partir des liens ci-dessous :

 
Une chouette interface de visualisation (merci à Michel Lepage !), est aussi disponible ci-dessous, pour comparer la synthèse d'octobre avec celle des mois précédents.
En février 2019 le temps a été magnifique et anormalement chaud et sec. Nous avons donc pu cumuler plusieurs acquisitions sans nuages sur la plupart des régions, à quelques exceptions près. Si on compare au mois de juillet, la neige est très présente, les cultures d'hiver sont vertes, et les forêts de feuillus on perdu leur feuilles. Bref, le paysage auquel on s'attend pour février, sans les nuages. En parlant de nuages, un nuage bas et semi transparent a échappé à la détection par MAJA, au Nord de Bourges. Une bonne piqûre de rappel pour nous motiver à améliorer encore notre logiciel (la version 3.3 de MAJA devrait résoudre ce problème, elle est presque prête!). Si vous zoomez sur les zones neigeuses, vous constaterez aussi qu'il y a quelques artefacts, là, c'est WASP qui doit être amélioré. Enfin, avec la forte inclinaison solaire à cette période de l'année, la correction des effets directionnels n'est pas parfaire. On voit des bords d'orbite du côté de l'ouest de la France.

 
En novembre , en France, nous avons eu une météo française de novembre, et plusieurs régions sont restées couvertes à chaque passage de Sentinel-2, sur la période de synthèse de 45 jours, centrée sur le 15 Novembre. Dans ce cas, nous fournissons les réflectances de la date où la réflectance dans le bleu est minimale, et nous indiquons dans les produits, pas sur la mosaïque, que le pixel est nuageux. Donc, la synthèse du mois de novembre n'est pas aussi belle que les précédentes. Comme en octobre (voir ci-dessous), des bords d'orbite deviennent visibles.
 
Ceci dit, les résultats restent corrects sur de nombreuses régions, et on peut observer les sols plus humides et plus sombres, le démarrage des cultures d'hiver, la chute des feuilles dans les forêts de feuillus, et les sommets enneigés.
 
En octobre, pour la première fois, un artefact de bord d'orbite apparaît clairement du côté de Cambrai. Même si c'est un endroit où l'on peut faire des bêtises, cet artefact est dû au changement de date. la partie Ouest est brune, et la partie Est est verte. A cause de la couverture nuageuse importante, la date moyenne de la partie Est se situe bien après celle de la partie Ouest. Le seul moyen d'éviter ce genre d'artefacts sera d'a jouter un ou deux satellites Sentinel-2 de plus, pour faire des synthèses sur des données moins longues (ici nous utilisons 45 jours).
 

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[MUSCATE news] Slow production / Production ralentie

Following the installation of MUSCATE version 2.5, the production has resumed, but very slowly. It seems to be hampered by the archiving of data, which takes too much time. This causes traffic jams in the scheduler, an the team has no other solution right now than reducing the throughput of MUSCATE.We hope to solve this issue very soon.

We apologize for the delays due to this issue.

 

Après l'installation de la version 2.5 de MUSCATE, la production a repris, mais très lentement. La production semble être limitée par l'opération d'archivage des produits, ce qui cause des embouteillages dans notre orchestrateur. L'équipe d'exploitation a donc du réduire la taille des zones à traiter pour éviter ces plantages.Nous espérons résoudre ces problèmes au plus vite.

Nous vous prions de nous excuser pour les retards actuels de notre production.

 

 

Produits de Niveau 3A: Synthèses ou composites ?

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Copernicus diffuse depuis quelques mois des produits de niveau 3A pour la mission Sentinel-2 dans le cadre du projet S2GM (Sentinel-2 Global Mosaics).

 

Ce projet très ambitieux a pour but de fournir, à l'échelle mondiale, des synthèses mensuelles, trimestrielles ou annuelles. L'utilisateur définit sa zone et sa période d'intérêt et commande le produit. Le site est très bien conçu et très évident à utiliser.

 

L'appel d'offres, doté de deux ou trois millions d'€uros quand même, avait été lancé par le programme Copernicus de l'Union Européenne il y a deux ans. Il imposait d'utiliser les produits officiels de niveau 2A de l'ESA, obtenus avec Sen2Cor. C'est pour cette raison que nous avons décidé de ne pas participer, car notre méthode de synthèse, qui calcule une moyenne pondérée des observations non nuageuses, a besoin de très bons masques de nuages, ce qui n'est pas tout à fait le cas des produits de Sen2cor.

 

L'appel d'offres a été remporté par un consortium composé des sociétés Brockman Consult, Geoville et SInergise. Pour compenser la piètre qualité de la détection des nuages, les auteurs du produit S2GM ont dû utiliser une méthode BAP : "Best Available Pixel". Cette méthode choisit, pour chaque pixel la meilleure date selon certains critères (pas de nuage ou d'ombre détecté, réflectance dans le bleu minimale, NDVI maximal...). Cette méthode permet de minimiser les perturbations nuageuses lorsque les nuages sont mal détectés, mais présente aussi l'inconvénient de changer brutalement de date d'un pixel à l'autre, ce qui cause des artefacts et du bruit. Les sorties sont donc des produits composites, qui assemblent des morceaux d'images acquis lors des différentes dates disponibles sur la période.

 

Les produits de Niveau 3 de Theia ne sont pas des composites, mais des synthèses, qui utilisent toutes les observations sans nuage d'un même pixel sur la période d'observation mensuelle en entier pour trouver la valeur qui représente le mieux la réflectance de surface qu'on aurait eu à la date centrale du produit. Les synthèses de Theia utilisent la chaîne WASP (Weighted Average Synthesis Processor), qui calcule une moyenne pondérée des réflectances de surface sur un mois, après correction atmosphérique et détection des nuages obtenus à partir de produits de niveau 2A générés par notre chaîne MAJA, bien sûr. Si les nuages sont mal détectés, ils entrent dans la synthèse et la perturbent.

Comparaison d'une synthèse obtenue avec WASP+MAJA, avec un produit composite issu de S2GM+Sen2cor, sur la région de Toulouse, en Octobre 2018. (cliquer sur l

L'animation fournie ci-dessus présente une comparaison sur la région de Toulouse, et à pleine résolution, d'une synthèse de WASP et du composite correspondant de S2GM obtenu à la même date en octobre 2018. On constate très vite que le composite de S2GM est très bruités, beaucoup plus que les synthèses issues de WASP. Il est assez souvent possible de repérer les zones où l'outil de synthèse a choisi de changer de date dans son composite. Vous remarquerez aussi l'apparition de nombreux points blancs, qui sont en fait des pixels sans nuages, mais assez brillants que Sen2Cor classe systématiquement comme nuages.

 

Bref, à condition d'avoir un bon produit de niveau 2A, les synthèses peuvent fournir de bien meilleurs résultats que les composites.

 

Apport des images radar et optiques pour la cartographie des surfaces irriguées

(English version below)

Dans le cadre du projet Simult’eau (partenaires : Arvalis, CACG, Chambres d’Agriculture du Tarn et des Hautes-Pyrénées, financement CASDAR) nous avons testé l’apport d’une utilisation combinée des images radar et optiques pour la cartographie des surfaces irriguées (maïs et soja) dans le Sud-Ouest de la France. Les résultats publiés dans Remote Sensing (https://www.mdpi.com/2072-4292/11/2/118) ont révélé que l’utilisation d’images radar Sentinel-1 combinées aux images optiques (Landsat-8) permettait de détecter les surfaces irriguées plus précocément qu’avec les images optiques seules. En effet ces dernières sont souvent perturbées par la présence de nuages qui rendent la détection impossible à certaines périodes de l'année. Ce résultat, qui doit être confirmé par des études complémentaires (autres lieux et autres dates), est très encourageant. Il ouvre de nouvelles perspectives pour une gestion "optimisée" des ressources en eau notamment pour des organismes tels que la CACG (Compagnie d'Aménagement des Coteaux de Gascogne) ou les Organismes de Gestion Collective de l’eau (OUGC). Les cartes produites sont en libre accès sur le site Theia: http://www.theia-land.fr/fr/ces-surfaces-irriguees.


Ces recherches se poursuivent actuellement dans le cadre de la thèse de
Yann Pageot financée par le CNES, l'Agence de l'Eau Adour-Garonne et la CACG.
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4 thèses en cours à Toulouse pour étudier les forêts tempérées par télédétection

Le pôle toulousain de recherche publique en télédétection est surtout connu sur la thématique forestière grâce à la mission BIOMASS, qui sera lancée vers 2021 et qui est portée par le CESBio, mais qui concerne surtout les forêts tropicales. L’objectif de cet article est de présenter les travaux en cours sur les forêts tempérées, dans le contexte de la France métropolitaine, qui sont portées en synergie par l’UMR Dynafor (collègues INRA, Ensat et EI Purpan) et par l’UMR CESBio. En effet, 4 thèses sont actuellement en cours dont 2 qui seront soutenues fin 2019. Le point commun à ces 4 thèses comme aux travaux qui les ont précédées est l’utilisation de séries temporelles, d’abord basse résolution (Modis), puis, depuis 2015, en haute résolution spatiale avec Sentinel 1 et 2 (‘S1’ et ‘S2’).

 

Différence de phenologie entre chênes

Figure 1. Différences de phénologie entre espèces de chênes.

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