Séries temporelles optiques (Venus, Sentinel-2, Landsat)

Petit historique

Le CESBIO promeut depuis de nombreuses années l’utilisation de séries temporelles optiques. Dès 1998, G. Dedieu et F. Cabot, avaient proposé la mission Rhéa  pour obtenir des données quotidiennement sur plusieurs sites. En 2003, la mission Venµs était décidée, basée sur Rhea, mais avec une revisite à deux jours, en raison de la collaboration avec l’agence spatiale Israélienne, avec un lancement en 2008 (qui n’aura lieu que 10 ans plus tard). Le CESBIO (G. Dedieu, O. Hagolle) a ensuite participé à la définition de la mission « GMES continental », qui aurait permis d’observer le monde entier tous les 3 jours avec une résolution de 10m. Cette mission était similaire à celle qui est devenue le programme Sentinel-2 de l’Union Européenne.  En 2013 et en 2015, le CESBIO (O.Hagolle) a piloté la mission  SPOT (Take5), consistant à modifier l’orbite de SPOT4 et SPOT5 pour les placer sur l’orbite à 5 jours afin de simuler les acquisitions de Sentinel-2.

Depuis 2016, le CESBIO (G. Dedieu) propose une mission permettant d’observer systématiquement l’ensemble des terres à 2m de résolution, avec une observation claire par trimestre. Cette mission a été reproposée au CNES en 2018 sous le nom de Sentinel-HR.

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 Synthèses mensuelles de réflectance de surface réalisées sur la France à partir d’images Sentinel-2 (après corrections atmosphériques et détection des nuages). Les données sont disponibles à 10m de résolution auprès de Theia.

Sentinel-2 : une mission opérationnelle pour l’Union Européenne

Le programme Copernicus de l’union Européenne, est le plus grand programme d’observation de la terre au monde. Les observations sont systématiques, globales, répétitives, et garantis sur au moins 15 ans. Les missions ont été implémentées par l’Agence Spatiale Européenne.  La mission Sentinel-2 en est la composante optique, à résolution décamétrique, avec une revisite systématique de 5 jours grâce à deux satellites jumeaux, Sentinel-2A (lancé en 2015) et Sentinel-2B (lancé en 2017).

Sentinel-2 dispose de 13 bandes spectrales dont 3 dans le moyen infrarouge (MIR). Les images ont un champ de vue de 290 km de large, et une résolution de 10m, 20m ou 60m en fonction des bandes spectrales. Le système Sentinel-2 avec ses 2 satellites est supérieur au système LANDSAT sur tous les aspects, sauf en ce qui concerne l’absence de bandes dans l’infra-rouge thermique qui sont présentes sur LANDSAT, et la disponibilité de données Landsat depuis 40 ans.

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bandes spectrales de Sentinel-2

Venµs : montrer l’intérêt d’observations à haute répétitivité temporelle

Le satellite Venµs est un satellite Franco-Israélien qui vise à démontrer l’intérêt des observations à haute répétitivité temporelle pour le suivi de la végétation.  VenµS est un micro-satellite, qui ne permet pas d’observer le monde entier, mais  quand même 110 sites sélectionnés au travers d’un appel à projets. Imaginé au CESBIO par Gérard Dedieu et son équipe, la mission a été décidée en 2003. Le satellite devait initialement être lancé en 2008, mais suite à de nombreux problèmes techniques et politiques, il n’a pu être lancé qu’en août 2017.


Les principales caractéristiques de Venµs sont  :

  • sa haute résolution : 5m
  • son champ de prise de vue assez étroit : 28 km
  • sa capacité d’acquérir des données tous les 2 jours sur les 110 sites choisis
  • la disponibilité de 12 bandes spectrales.

Les produits de niveau L1C et L2A sont distribués en accès libre  par le pôle de données Theia

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Utilisation des séries temporelles optiques au CESBIO

Les séries temporelles optiques à haute résolution sont une source de données parfaitement adaptées aux besoins du CESBIO, qui s’intéresse notamment aux parcelles agricoles, voire aux variations internes à la parcelle.  Pour cette raison, le CESBIO développe de nombreux projets de recherche liés à l’utilisation de ces données :

  • Détection de nuages et corrections atmosphériques, au travers de la chaîne MAJA utilisée opérationnellement par le centre de production Theia.
  • Synthèses mensuelles de réflectance de surface avec la chaîne WASP,  dont les produits commencent à être diffusés par Theia.
  • Détection de la couverture neigeuse, au travers de la chaine Let it Snow, également en production à Theia.
  • Cartes d’occupation des sols, au travers de la chaîne Iota2. Des cartes d’occupation des sols sur la France sont produites annuellement depuis 2016 à partir des données Sentinel-2. Les produits sont diffusés par Theia.
  • Le CESBIO pilote ou contribue à de nombreux Centres d’Expertise Theia, pour développer des méthodes et produits. En plus de ceux décrits ci-dessus,  on peut citer : albedo à haute résolution, évapo-transpiration, zones irriguées, humidité des sols …

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Carte d’occupation des sols sur la France obtenue à partir des réflectances de surfaces mesurées par Sentinel-2 au cours de l’année 2017

Blog

La plupart des résultats obtenus au laboratoire à partir de ces missions sont résumés dans notre blog « Séries Temporelles ».

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