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Pléiades : de nouvelles capacités d'observation depuis l'espace

Outils de gestion, de protection de la nature, d’aménagement et d’urbanisme

Rédacteur : Aurélie Sand, Cnes

Le futur satellite Pléiades est en cours de développement. Il va offrir de nouvelles possibilités d'observation et de suivi du littoral et devrait être lancé en 2009. De nombreux travaux sont en cours avec les acteurs concernés pour déterminer les futures potentialités de ce nouvel outil. 

Présentation générale

Simulation Pléiades sur Toulouse, à 70 cm de résolution
Simulation Pléiades sur Toulouse, à 70 cm de résolution

Les cinq satellites de la filière SPOT, dont le premier fut mis en service il y a vingt ans en février 1986, ont largement démontré l'intérêt de l'observation du territoire depuis l'espace, pour des applications civiles ou de défense.

A partir de 2009, le programme Pléiades avec ses 2 satellites optiques à haute résolution (70 cm) offrira aux utilisateurs institutionnels ou privés une nouvelle source de données, qui d'une part contribuera à la réalisation d'informations géographiques de référence et d'autre part s'intégrera dans des systèmes d'observations ponctuels ou opérationnels.

Le programme Pléiades s'insère dans le cadre d'une coopération européenne conduite par la France et l'Italie, Pléiades étant complété par les 4 satellites radar du programme italien Cosmo-Skymed au sein du programme ORFEO.
Pléiades sera l'une des infrastructures spatiales mises à la disposition du programme européen GMES (Global Monitoring for Environment and Security). 

L'intérêt principal de Pléiades par rapport aux satellites à haute résolution réside dans sa capacité de prise de vues obtenue grâce à une très grande agilité du satellite. Plusieurs images élémentaires de 20 km x 20 km pourront être acquises quasi-simultanément pour réaliser des mosaïques de plus de 100 km x 100 km, ou acquérir des couples ou triplets stéréoscopiques. Les données seront obtenues systématiquement à la fois en panchromatique, à 70 cm de résolution, et en couleurs (bleu, vert, rouge et proche infra-rouge) à 2,8 m de résolution avec une très bonne qualité géométrique (localisation sans point d'appui à 12 m près). 

Programme d'accompagnement ORFEO

Parallèlement aux développements des instruments Pléiades (PHR) et Cosmo-Skymed (CSK) le CNES a mis en place un Programme d'Accompagnement ORFEO afin de préparer, accompagner et promouvoir l'utilisation et l'exploitation des images issues de ces capteurs. Ce programme comporte deux volets, entre lesquels il est nécessaire de maintenir une forte interaction : un volet Méthodologique et un volet Thématique.

Le volet Méthodologique a pour objectif la définition et le développement des outils nécessaires à l'exploitation opérationnelle des futures images sub-métriques, optique et radar (aspects tridimensionnels, détection de changements, reconnaissance de formes et détection automatique d'objets, complémentarité optique et radar, superposition automatique de données multi-sources). Il s'appuie essentiellement sur des études de Recherche et Développement et des travaux de recherche doctorale et post doctorale.

Le volet Thématique, couvre une large gamme d'applications civiles et de défense, et vise à spécifier et valider des produits à valeur ajoutée et services nécessaires aux utilisateurs. Ce volet intègre également une réflexion sur l'intégration de ces produits dans les systèmes opérationnels et sur les structures intermédiaires à mettre en place au service des utilisateurs non spécialistes de l'image. Sept groupes thématiques (GT) composés d'experts extérieurs au Cnes ont été mis en place sur les thématiques suivantes : Mer et Littoral, Risques et Aide Humanitaire, Cartographie et Aménagement du Territoire, Géologie et Géophysique, Hydrologie, Forêt, Agriculture.

Ce programme d'accompagnement s'appuie sur des données simulées (acquises à partir de campagnes aéroportées) et sur des images satellite proches de Pléiades (QuickBird et Ikonos), utilisées de manière mutualisée sur un ensemble de sites pilotes. La validation des produits et services définis dans le cadre des Groupes Thématiques sera faite à l'aide de ces données.

De nouvelles capacités pour l'observation du littoral

Simulation Pléiades sur Port de Bouc
Simulation Pléiades sur Port de Bouc

L'Ifen et le Cnes ont lancé conjointement en 2001 un appel à proposition sur l'étude et le suivi du littoral par SPOT5. Il ressort des études menées que la résolution de 2,5 m reste insuffisante pour la cartographie précise des objets, comme par exemple le trait de côte. Par contre, la présence d'une bande proche infra-rouge, l'absence de saturation et l'homogénéité radiométrique sur une zone étendue sont des atouts indéniables de l'image satellite.

En ce qui concerne la partie mer, la très haute résolution spatiale reste d'un usage assez marginal. On peut toutefois mentionner le suivi d'extensions d'eaux turbides (polluants, panaches de fleuves, blooms, travaux d'aménagements), le suivi de qualité des eaux dans les zones d'aquaculture et la détection d'objets flottants (embarcations, containers).

La bande spectrale bleue de Pléiades, qui n'existe pas sur SPOT, offre une réelle nouveauté avec la possibilité de pénétration sous-marine à haute résolution spatiale, qui ouvre la voie à l'étude (classification et suivi) des petits fonds marins, voire à des études bathymétriques.

Pléiades est particulièrement adapté à l'étude de la bande côtière " terrestre " tant artificialisée que végétale du fait de sa très haute résolution à 70 cm et de la présence d'une bande proche infra-rouge. Il est dès lors possible de faire un suivi précis de l'urbanisation et des aménagements côtiers, qu'ils soient permanents ou saisonniers.

Le besoin de connaissance de l'évolution de la topographie liée aux effets d'érosion et d'accrétions marines et/ou éoliennes a également été pris en compte par le groupe de travail. Des travaux sont encore à mener afin de pouvoir apporter une contribution méthodologique conséquente au suivi de l'évolution topographique des dunes, estrans et petits fonds.