Le Pôle Thématique Surfaces Continentales THEIA

(English Version)

Le "Pôle Thématique Surfaces Continentales" THEIA est une structure nationale inter-organismes destinée à valoriser les données satellitaires, en premier lieu au service de la recherche environnementale sur les terres émergées, et en second lieu des politiques publiques de suivi et de gestion des ressources environnementales. Son objectif est de faciliter la mesure de l’impact des pressions anthropiques et du climat sur les écosystèmes et les territoires, observer, quantifier et modéliser les cycles de l’eau et du carbone, de suivre les évolutions des sociétés et de leurs activités, notamment de leurs pratiques agricoles, et de comprendre les dynamiques de la biodiversité.

Au sein de ce Pôle Thématique, le CNES met en place un centre de production MUlti Satellite, multi-CApteurs, pour des données multi-TEmporelles (MUSCATE). Ce centre a pour but de mettre à disposition des utilisateurs des produits prêts à l'emploi issus de séries temporelles d'images acquises sur de grands territoires. La mission Sentinel-2 sera bien sûr le fer de lance de ce centre de production, mais avant le lancement de la constellation, MUSCATE a d'ores et déjà produit les données issues de l'expérience SPOT4 (Take 5). En même temps, le centre de traitement prépare aussi l'exploitation de toutes les données LANDSAT acquises au dessus de la France continentale, de 2009 à 2011.

Le centre de production MUSCATE existe déjà sous la forme d'un prototype développé au CNES avec un fort soutien de la société CAP GEMINI. Ce prototype est déjà capable de traiter les données des satellites LANDSAT, SPOT, Formosat-2, Venµs et Sentinel-2, à partir de chaînes développées au CNES pour le traitement géométrique [1], au CESBIO pour la détection des nuages [2] et pour la correction des effets atmosphériques [3]. En parallèle, le développement d'un centre de production opérationnel est en phase de spécification.

Les produits fournis par le centre MUSCATE sont les suivants :

Simulations des produits SPOT4(Take5) à partir d'images Formosat-2

  • Niveau 1C (Données ortho-rectifiées en réflectance au sommet de l’atmosphère)
  • Niveau 2A (Données ortho-rectifiées en réflectance de surface après correction atmosphérique,  avec un masque des nuages et de leurs ombres, ainsi qu'un masque des surfaces d’eau et de neige).
  • Niveau 3A (Synthèses bi-mensuelles ou mensuelles de réflectances de surface, constituées de la moyenne pondérée des réflectances de surface des pixels non nuageux obtenus au cours de la période). Pour le moment, la chaîne de Niveau 3A n'existe que pour le satellite Venµs.

Les données produites par le centre MUSCATE seront autant que possible distribuées gratuitement aux laboratoires de recherche d'une part, et aux institutions publiques françaises d'autre part. Le PTSC disposera bien sûr, dans les mois qui viennent d'un serveur de distribution des données, dont la première version est en cours de finalisation.

[1]: Baillarin, S., P. Gigord, et O. Hagolle. 2008. « Automatic Registration of Optical Images, a Stake for Future Missions: Application to Ortho-Rectification, Time Series and Mosaic Products ». In Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2008, 2:II‑1112‑II‑1115. doi:10.1109/IGARSS.2008.4779194.

[2]: Hagolle, Olivier, Mireille Huc, David Villa Pascual, et Gérard Dedieu. 2010. « A multi-temporal method for cloud detection, applied to FORMOSAT-2, VENµS, LANDSAT and SENTINEL-2 images ». Remote Sensing of Environment 114 (8) (août 16): 1747‑1755. doi:10.1016/j.rse.2010.03.002.

[3]: Hagolle, O, G Dedieu, B Mougenot, V Debaecker, B Duchemin, et A Meygret. 2008. « Correction of aerosol effects on multi-temporal images acquired with constant viewing angles: Application to Formosat-2 images ». REMOTE SENSING OF ENVIRONMENT 112 (4) (avril 15): 1689‑1701. doi:10.1016/j.rse.2007.08.016.

 

Sentinel-2, Spot-4, Take-5

(English version)

Lors de la fin de vie de chaque satellite, le CNES fait un appel à idées pour des expériences de courte durée se déroulant avant la désorbitation du satellite. Le CESBIO a saisi l'occasion de la fin de vie du satellite SPOT4 pour proposer l'expérience Take 5, qui consiste à faire de SPOT4, pendant 4 mois, un simulateur des séries temporelles que fournira la mission Sentinel-2 de l'ESA.

 

Le morceau Take 5, écrit par Paul Desmond dans l'album Time Out de Dave Brubeck, a la particularité d'être écrit sur un rythme à 5 temps

Le premier satellite de la mission Sentinel-2 devrait être lancé d'ici deux ans, le deuxième satellite devrait le suivre 18 mois plus tard. A eux deux, ces satellites nous fourniront tous les 5 jours des images à haute résolution de toutes les terres émergées... ou des nuages qui les recouvrent. Malgré ces nuages, les utilisateurs seront assurés d'avoir  accès à des données sans nuages au moins une fois par mois. L'arrivée de ces données devrait donc provoquer une révolution dans l'utilisation des données de télédétection.

 

Pour ne pas perdre de temps à l'arrivée des Sentinel-2, il est nécessaire de nous préparer dès aujourd'hui à l'utilisation de ces données. Or, il n'existe pas, à l'heure actuelle, de données permettant de simuler parfaitement les caractéristiques de Sentinel-2 :

  • L'ESA s'est attachée à fournir des jeux de données simulant les bandes spectrales de l'instrument, mais ces données, issues de données aéroportées, ne sont pas multi-temporelles.
  • Le CNES et l’Agence Spatiale Israélienne développent le projet Venµs, dont l'objectif est de fournir des séries temporelles à haute répétitivité, mais son lancement est prévu vers la fin de l’année 2014. Les calendriers de lancement de Venµs et Sentinel-2 sont donc très proches.
  • Le CESBIO a fourni des séries temporelles d'images de FORMOSAT-2 et LANDSAT, mais dans le premier cas, les données ne couvrent que des zones de 20*20 km, alors que dans le second cas, la répétitivité des données est très inférieure à celle qu'on attend de Sentinel-2.

Après 6 mois d'études de faisabilité et de recherche de financement, le CNES vient de décider de lancer l'expérience Take 5. Le 29 janvier, l'orbite de SPOT 4 sera abaissée de 3 kilomètres pour lui donner un cycle de 5 jours, ce qui veut dire que le satellite survolera les mêmes endroits sur terre tous les 5 jours. Spot4 restera sur cette orbite jusqu'à fin mai 2013. Pendant cette période, 42 sites vont être observés tous les 5 jours, comme dans le cas de Sentinel-2. Les données seront traitées et distribuées par le PTSC, et distribuées aux utilisateurs vers la fin du mois de juin 2013 ; elles seront fournies aux deux niveaux suivants :

  • Niveau 1C (Données ortho-rectifiées en réflectance au sommet de l'atmosphère)
  • Niveau 2A (Données ortho-rectifiées en réflectance de surface après correction atmosphérique, accompagnées d'un masque des nuages et de leurs ombres, ainsi que d'un masque d'eau et de neige).
Simulations des produits SPOT4(Take5) à partir d'images Formosat-2