U n joyau bleu-vert

L'idée que l ' h o m m e se fait de sa place dans l'univers a été définitivement modifiée par les premières images de notre planète, vue de l'espace. Cette magnifique photographie prise en juillet 1969 par les astronautes du vaisseau spatial Apollo 11 lors de la première mission de débarquement sur la Lune le montre bien. C o m m e on le verra dans ce numéro d'impact, la puissance des instruments dont nous disposons aujourd'hui avec les satellites de télédétection éclaire d'un jour nouveau le joyau serti dans l'espace où nous vivons.

Image en fausse couleur du Nil et de la région du Caire (Article de G . Duchossois, fig. 4.)

V u de loin un joyau bleu-vert s^zD

245 Présentation David A. Blackburn

251 L a télédétection, base de la photo-interprétation et de la photogrammétrie Jürgen Hothmer

257 L a gestion d'un continent insulaire Christine Astley-Boden

267 La saisie de la géo-information par la télédétection Heinz Kautzleben et Karl-Heinz Marek

277 La télédétection par satellite : l'expérience israélienne John K. Hall

295 L a télédétection, un outil extrêmement efficace pour étudier l'environnement de notre planète Yang Guangqing

309 L a croissance végétale en apesanteur : une nouvelle dimension de la télédétection E. L. Kordyum

315 La télédétection aérienne, un moyen efficace d'estimer les dommages des tremblements de terre en Chine Zou Xuegong

323 L'étude géochimique des paysages : état de la question et perspectives Vladilen A. Kuznetsov

333 Traitement numérique d'images en télédétection : exemples d'applications à l'étude géologique Véronique Carrère et Yves Rabu

345 L a télédétection spatiale : réalisations et perspectives européennes G. Duchossois

365 Tribune des lecteurs

© Unesco 1985

ISSN 0304-2944

ISSFAF 35 (4) 243-376 (198s)

Avis aux lecteurs

impact : science et société est publié régulièrement par l'Unesco non seulement en anglais et en français, mais également en chinois, en russe et en coréen. Pour obtenir des informations concernant ces trois dernières éditions, prière de s'adresser à : Chinois. T h e Association for the Journal of Dialectics of Nature, c/o Academia

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Russe. T h e U S S R State Committee for Publishing, c/o T h e U S S R National Commission for Unesco, 9 Prospekt Kalinina, Moskva G - 1 9 ( U R S S ) .

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Les textes publiés peuvent être librement reproduits et traduits (sauf lorsque le droit de reproduction ou de traduction est réservé) à condition qu'il soit fait mention de l'auteur et de la source.

Presentation

Présentant ce numéro consacré à la télédétection, David A . Blackburn, directeur de VOxford Research Unit de la Great Britain's Open University, évoque certaines incidences qu'ont ces techniques sur la société et en particulier sur les pays en développement. David A . Blackburn est, depuis 1970, chargé de cours en sciences de l'ingénieur à l'université. Physicien de formation, il continue à faire des recherches sur la physique de l'état des solides. Il s'intéresse à toute une variété d'applications scientifiques et technologiques et en particulier aux derniers progrès de l'enseignement des sciences. Son adresse est la suivante : c\o Oxford Research Unit, The Open University, Foxcombe Hall, Berkeley Road, Boars Hill, Oxford OXl ¡HR (Royaume-Uni).

Non pas des photos prises de l'espace

L a configuration de notre planète nous est depuis longtemps connue. A Alexandrie, voici plus de deux mille ans, Eratosthène savait qu'elle a la forme d'une sphère et connaissait suffisamment les mouvements relatifs de la Terre et d u Soleil pour calculer avec une certaine précision le rayon de celle-ci. Plus tard, toujours à Alexandrie, Ptolémée donna dans son Guide géographique une description des techniques de représentation des sphères et de cartographie et précisa la position des divers éléments d u m o n d e tel qu'on le connaissait alors. Ils établirent que la Terre est une sphère animée d'un m o u v e m e n t rotatif, calculèrent son échelle et déterminèrent la position relative de l'Asie, de l'Afrique et de l'Europe. C e modèle de notre planète se fondait sur l'observation attentive du ciel, l'étude empirique des ombres, les récits des voyageurs que la soif de conquêtes ou le désir de faire du commerce avaient conduits à explorer des contrées lointaines.

Pour que notre modèle de la Terre puisse s'affiner, il fallait disposer de navires capables de passer plusieurs mois en mer . A u xve siècle, avec le développement de la navigation au long cours et les voyages d'explorateurs tels que Diaz, Cabot, Magellan et C o l o m b , les

descriptions de notre planète devinrent de plus en plus détaillées. Leur précision ne cessa de croître de 1523 — date où Johan Schöner, de Nuremberg , produisit u n globe terrestre où, pour la première fois, l'Amérique figurait en tant que continent — au début du X X e siècle — où les mappemondes faisaient distinctement apparaître non seulement les contours de tous les continents mais aussi les principales chaînes de montagnes, les routes commerciales, les cours d'eau, etc. Aussi spectaculaire, toutefois, que soit cette évolution, toutes ces représentations continuaient de reposer sur les observations détaillées de voyageurs qui avaient appris à reporter les lieux géographiques sur la grille de référence du modèle type.

Ces mappemondes si familières nous paraissent rassurantes. Elles ont depuis longtemps leur place dans les cabinets de travail et les salles de classe. Mais ce ne sont que des modèles qui, en tant que tels, privilégient certaines informations et en occultent d'autres. Rares sont les mappemondes qui offrent une image fidèle de la Terre ; de plus, les couleurs choisies tendent à donner une indication de l'altitude ou de la couverture végétale, ou obéissent à des considérations politiques. O n cherche à faire apparaître des caractéristiques qui s'imposent à l'œil ou à l'expérience d'un Terrien.

L'avènement de l'ère spatiale nous a fait découvrir une planète nouvelle. A trente mille kilomètres de distance, la Terre a à peu près la m ê m e dimension que la m a p p e m o n d e de m o n bureau. Son aspect est, par contre, très différent. L'image est plus nette, ses caractéristiques les plus marquantes ne sont pas les m ê m e s , elle est partiellement masquée par les nuages, et les signes d'activité humaine y sont remarquablement discrets. Chaque image moderne fournit probablement davantage de renseignements sur la distribution des masses terrestres de notre planète qu'un navire utilisé à des fins d'exploration ne pourrait en recueillir pendant toute sa durée de vie.

L'observation directe à partir de l'espace fournit u n tel volume de données que tenter de les faire figurer sur une m a p p e m o n d e traditionnelle serait futile. Celle-ci est donc remplacée par une abstraction mathématique, et des projections sont faites pour répondre à des besoins précis. Les modèles modernes de notre planète ont, par conséquent, une forme plutôt mathématique que physique. Toutefois, lorsque l'on considère les progrès que l'observation par satellite a fait faire à l'exploration, il est instructif de garder en mémoire les parallèles historiques que suggère la mise en valeur de la Terre. L'exploration et la compétition pour s'assurer la maîtrise des ressources ne datent pas d'hier.

D e u x catégories d'individus examinent les données recueillies par satellite. Les spécialistes — ceux qui s'intéressent à la science de l'espace ou qui cherchent à résoudre des problèmes relevant d'autres disciplines en utilisant des données obtenues grâce à la télédétection — et le grand public, informé ou non.

Les spécialistes reçoivent la quasi-totalité des données. L e grand

public ne voit que quelques images qui se rapportent principalement à la météorologie, à des rêves d'une beauté exceptionnelle, à la région où vivent les spectateurs en question ou à une circonstance particulière (par exemple, une image d'ordre militaire projetée il y a u n certain temps qui donnait des indications détaillées dans le domaine de la construction navale et se caractérisait par une résolution particulièrement élevée). Il faut être extrêmement obstiné, si l'on n'est pas u n spécialiste, pour parvenir à se procurer une copie d'une image déterminée pour son usage personnel.

Il y a en outre des différences significatives entre les données examinées par les spécialistes et celles dont le grand public prend généralement connaissance. Les images communiquées au public tendent à être des photographies ou, plus souvent, des images numériques construites de manière à simuler des photographies. Il s'agit là de produits finis qui sont effectivement des instantanés. Les données traitées par les spécialistes ne sont pas des photos prises de l'espace mais des représentations numériques pouvant se prêter à des manipulations destinées à mettre en évidence des contrastes particulièrement intéressants et à permettre des comparaisons, point par point, entre les images d'une série. Les articles que contient le présent numéro donnent une bonne idée de la diversité des techniques d'analyse dont disposent les spécialistes et des probabilités qu'elles offrent.

Si le grand public utilise peu les images obtenues par satellite, il est en revanche indiscutablement conscient du fait que ces images sont nombreuses. Faute d'être familiarisé avec elles, il tend à être soupçonneux et à les croire plus innombrables et plus éloquentes qu'elles ne le sont en réalité. Si l'on rencontre une telle attitude en Europe de l'Ouest, où le niveau général d'instruction est élevé, la situation doit être bien pire dans les pays où l'enseignement est moins généralisé.

Les réactions du public à l'imagerie spatiale ont varié. Bien des gens ont sans nul doute été é m u s par la beauté que Péloignement dans l'espace confère à notre planète et par la vision, d'une certaine façon troublante, de notre globe s'élevant au-dessus de l'horizon lunaire. Ces images ont aussi illustré la leçon d'écologie qu'implique l'expression « vaisseau Terre » d'une façon plus probante que bien des analyses du caractère limité des ressources matérielles. E n donnant à cette expression une dimension inoubliable, ces images apportent une réelle contribution à l'éducation environnementale.

Les réactions négatives du public datent peut-être du jour où Cari Sagan, cet h o m m e si doué pour poser les bonnes questions, demanda si l'on avait des preuves de l'existence de formes de vie sur Terre. A l'époque, il y a une vingtaine d'années, c'était encore une question anodine. Aujourd'hui, c'est moins certain. L e problème de la vie privée est sérieux.

Seuls les militaires connaissent les limites actuelles du pouvoir de

résolution des instruments qui servent à étudier la Terre à partir de l'espace, mais le bon sens et certaines comparaisons permettent de se faire une idée de ce à quoi on peut parvenir. L e télescope spatial de la N A S A qui doit être lancé en 1986 permettra d'obtenir, à une distance de 800 millions de kilomètres, des renseignements détaillés sur les satellites de Jupiter découverts par Galilée. Braqué sur la Terre, un tel télescope pourrait sans doute arriver à rendre lisible un titre de journal.

Pour les particuliers, les entreprises commerciales, voire les pays qui tiennent à se prémunir contre toute ingérence extérieure, il y a là matière à inquiétude. Leur principale sauvegarde est que seule une petite minorité peut observer de près ce qui se passe, tant est considérable le volume de données recueillies lors d'une seule révolution par u n instrument à haut pouvoir de résolution, m ê m e pour l'ordinateur le plus rapide. O n peut donc présumer qu'on bénéficie ainsi d'un certain anonymat mais les exercices hautement mathématiques de reconnaissance des formes choisiront toujours certaines catégories d'objets et continueront par conséquent à représenter une menace. L e filtrage des données est un art très pratiqué, auquel les militaires, naturellement, s'intéressent au plus haut point.

L e vrai problème posé par les images à haute résolution n'est pas à proprement parler un problème de vie privée ou de voyeurisme. C'est plutôt au niveau de la souveraineté nationale qu'il se pose, puisque des États et des groupes commerciaux sont désormais en mesure de se procurer des renseignements sur l'existence et la répartition des ressources dans les pays moins avancés et d'en tirer parti. Il est évidemment possible de considérer la question sous un angle plus positif. Dès lors qu'ils avaient gratuitement accès à une masse considérable de données, certains pays ont pu faire l'économie de la phase traditionnelle et onéreuse d'exploration directe et dresser rapidement l'inventaire de leurs ressources nationales. Telle est l'opinion formulée par Harlan Cleveland dans u n rapport de l'Académie des sciences des États-Unis :

« Avec la technologie de la télédétection, nous n'avons pas affaire à un unique système complexe mais à une capacité nouvelle et rapidement croissante de fournir des types nouveaux et très variés d'information à l'ensemble du processus de développement, planifié et non planifié [...] Étant donné qu'il s'agit d'information, il s'agit aussi de pouvoir, en l'occurrence du pouvoir d'exploiter des ressources, de connaître les besoins des populations, d'accéder à Pautosuffisance dans un m o n d e interdépendant. »

L'essentiel est de savoir s'il existe u n chemin de nature à conduire du sous-développement à l'autosuffisance les pays en développement dont les ressources sont modestes. Cela amène à se demander si les fournisseurs d'information peuvent adopter une démarche exempte de néocolonialisme alors qu'ils ont le monopole de cette information, mais aussi celui de la connaissance. Peuvent-ils s'abstenir de donner les

conseils d'ordre financier et de faire les investissements propres à assurer que le bien sera consommé aussi vite que possible, en n'apportant guère plus à la société que sa valeur marchande ?

Ces questions ont été examinées par un organe des Nations Unies, le Comité consultatif de la science et de la technique au service du développement. Les débats auxquels ont donné lieu les systèmes nationaux d'information dans le cadre de cette instance et la création de réseaux mondiaux dans ce domaine donnent à penser qu'un nombre appréciable de pays ne disposent pas de l'infrastructure qui leur permettrait de tirer parti de ces systèmes techniques complexes, m ê m e s'ils pouvaient être gratuitement mis à contribution. M . Umberto Colombo a bien posé le problème lorsqu'il présidait un groupe de travail de spécialistes des systèmes d'information.

« Il ne faut pas penser uniquement, a-t-il souligné, en termes de fourniture d'information, en mettant l'accent sur la quantité de données accumulées et distribuées par le système ou sur le support dont il sera doté. C e sont plutôt les utilisateurs finaux de l'information scientifique et technologique, leurs besoins tant perçus que non exprimés, qui doivent être au centre des préoccupations des responsables du système. »

Il ne faut pas perdre de vue que les utilisateurs de ces systèmes doivent eux -mêmes formuler leurs besoins en termes utiles et réalistes. E n matière de télédétection, il faut avant tout qu'il existe, dans les pays en développement, un groupe de consommateurs éclairés. Il n'est pas nécessaire qu'ils mettent au point ou lancent leurs propres satellites, mais il faut qu'ils soient en mesure d'évaluer les informations qui leur sont offertes et de discuter prix et conditions en toute connaissance de cause avec ceux qui cherchent à vendre.

C e n'est pas le problème de la mise au point de techniques de détection encore plus sensibles mais celui-là qui, dans les années à venir, va se poser vraiment aux spécialistes de la télédétection. Peuvent-ils créer dans le m o n d e en développement une infrastructure capable de digérer, d'appliquer et de diffuser les résultats de leurs recherches ? Peuvent-ils mettre en place des services éducatifs adaptés aux besoins et aux ressources des utilisateurs potentiels ? Peuvent-ils modifier leurs services en fonction de l'évolution de la demande ? •

David A . Blackburn

[...] l'objet de loin le plus intéressant, le plus captivant et le plus mystérieux d u système solaire — et peut-être de la Galaxie tout entière — est notre propre planète. Elle nécessite un surcroît de recherches, un travail, à la fois de très grande envergure et fort délicat, de réductionnisme extrêmement poussé ; entre-temps, toutefois, elle est là pour donner à méditer aux humanistes, nouvelle et avenante, pur don de la science et de la technologie de pointe, joli sujet d'étonnement pour les poètes, leçon d'humilité pour le reste d'entre nous.

Lewis T h o m a s , physicien (Extrait de Late night thoughts on listening

to Mahler's ninth symphony, N e w York, T h e Viking Press, 1983.)

La photo-interprétation — ou identification des objets et étude de leur signification au moyen de photographies — ainsi que la photogrammétrie — ou établissement des levés grâce à la photographie — utilisent l'une et l'autre des données fournies par la télédétection. L'auteur, qui a été directeur général d'une firme spécialisée dans les relevés aériens et conseiller technique pour l'établissement de levés et de cartes au siège des Nations Unies à New York, examine les relations entre ces divers domaines.

La télédétection, base de la photo-interprétation et de la photogrammétrie

Jürgen Hothmer

M . Hothmer est professeur de photogrammétrie, de télédétection et de cartographie à la Fachochschule de Mayence ( République fédérale d'Allemagne). Il a aussi enseigné à l'Institut international de relevés aériens et sciences de la Terre aux Pays-Bas, à l'Institut asiatique de technologie de Bangkok (Thaïlande) et à V Université de Santiago (Chili). De 1980 à 1984, il a présidé la Commission VI de la Société internationale de photogrammétrie et de télédétection et il est rédacteur en chef de la revue Photogrammetria publiée par cette société. Son adresse est la suivante : Rédacteur en chef, Photogrammetria, Rheinlandstr. 19, D 6231 Schwalbach (République fédérale d'Allemagne).

<L> Quelques aspects de la télédétection G a 2 Créé il y a vingt-cinq ans environ, quand les images de la Terre fournies par des a satellites ont c o m m e n c é à être diffusées, le terme de « télédétection » a été appliqué M depuis à des activités très diverses. Q u e recouvre-t-il exactement ? 2 , Selon la définition des dictionnaires spécialisés, la télédétection consiste à

employer le rayonnement électromagnétique pour recueillir des données sur un objet sans entrer en contact avec lui. C o m m e on le verra ci-après, les objets étudiés sont les plus divers, de m ê m e que les parties du spectre électromagnétique utilisées et la plate-forme à partir de laquelle les données sont obtenues.

L'exploration de la Terre à distance par photographie aérienne est aussi ancienne que l'aviation elle-même. Dans le m o n d e entier, l'exploration à distance du corps humain par les rayons X facilite le diagnostic médical. L a télédétection à partir de navires utilise divers capteurs pour explorer le fond des océans. Aujourd'hui, des h o m m e s ont c o m m e n c é à forer le trou le plus profond (14 000 mètres) jamais creusé dans l'écorce terrestre afin de pouvoir y descendre des capteurs qui permet­tront d'étudier les couches superficielles du globe. Enfin, autre forme de télédé­tection, les engins spatiaux exploitent différentes parties du spectre électromagné­tique pour rassembler des informations concernant la surface de la Terre.

O n peut se demander pourquoi la télédétection de la surface terrestre à partir de l'espace connaît un tel succès. Il existe, entre autres, deux explications. L a photo­graphie aérienne fournit quantité de renseignements intéressants mais, dans la plupart des pays, les images obtenues sont malheureusement d'un accès trop restreint. L a situation s'est considérablement améliorée quand, après le lancement du premier satellite Landsat, en 1972, les États-Unis ont proposé pour un prix défiant toute concurrence de nombreuses photographies prises depuis l'espace.

Pendant plusieurs décennies, les photographies prises dans la partie visible du spectre (longueur d'onde comprise entre 400 et 700 n m ) ont constitué le principal produit de la télédétection aérienne mais d'autres bandes spectrales explorées par la suite se sont aussi révélées très utiles. U n exemple caractéristique est présenté à la figure 1, qui indique la réflectance R (en pourcentage) selon la longueur d'onde (X). O n constate que les arbres apparaissent uniformément sombres sur les photo­graphies en noir et blanc (prises dans la partie visible du spectre) et qu'on n'y

400 nm 700 nm 1 jim

Longueur d'onde

F I G . i. Réflectance d'arbres dans le domaine visible du spectre et dans le proche infrarouge.

distingue pas les différentes essences alors que, dans le proche infrarouge (longueur d'onde comprise entre 700 n m et 1,0 (xm), l'écart de réflectance entre le bouleau, le chêne et le pin permet de différencier ces espèces. Aussi la télédétection spatiale a-t-elle été programmée dès l'origine de manière à pouvoir fournir des enregistre­ments dans les différentes bandes spectrales. Il s'agit évidemment là d'une activité fascinante produisant des résultats spectaculaires, ce qui est une des raisons de l'intérêt qu'elle suscite dans le public.

L a télédétection étant principalement associée à des images, c'est la chambre photographique, produisant des images directement sur la pellicule, qui constitue le capteur le plus important pour surveiller la surface de la Terre. Elle n'est toutefois utilisable qu'aux longueurs d'onde ne dépassant pas 3 ¡un environ. Au-delà, il faut recourir à d'autres types de capteurs, dont les enregistrements peuvent être obtenus sous forme de signaux électriques ; en général, ces signaux sont transmis à un écran de télévision pour produire une image qui est ensuite photographiée. Il s'agit donc en quelque sorte d'une photographie indirecte de la surface de la Terre. O n peut ainsi obtenir une photographie à partir de n'importe quel type d'enregistrement de télédétection.

Les images de la Terre fournies par u n engin spatial non habité sont transmises par télémesure à une station au sol, mais doivent être numérisées. Dans ce but, l'image est divisée en plusieurs millions de points élémentaires (pixels). Chaque pixel est défini par son emplacement sur l'image (selon des axes de coordon­nées * et y) et par sa valeur dans l'échelle des gris. L'image est ensuite recomposée à partir des différents pixels. A u cours de cette opération, il est possible d'apporter des corrections géométriques et de réduire ou d'étirer la g a m m e des valeurs dans l'échelle des gris (renforcement de l'image). Les images numériques doivent être traitées par ordinateur, traitement qui, compte tenu de l'énorme quantité de données, est parfois onéreux.

Puisque l'image est traitée sous forme numérique par ordinateur, il paraît logique de l'interpréter par le m ê m e m o y e n . O n peut demander à la machine, par exemple, d'identifier un terrain de football en le distinguant d'une usine ou de distinguer entre un pont de chemin de fer et un viaduc routier. Mais cette reconnaissance de formes exige u n logiciel élaboré qui n'est pas encore totalement disponible. L'ordinateur peut aussi identifier de nombreux types de végétation en ajoutant ou en soustrayant les enregistrements faits sur des bandes de longueurs d'onde différentes. Les ordinateurs jouent donc un rôle important dans la télédé­tection par engin spatial.

L a télédétection a donné lieu depuit vingt ans à la publication de milliers d'articles. Mais il s'agit essentiellement de résultats de recherches décrivant des applications particulièrement étonnantes. Peut-être le m o m e n t est-il venu de s'intéresser à des utilisations plus courantes telles que la production quotidienne des cartes météorologiques télévisées.

Photo-interprétation

L a télédétection fournit également le matériel de base de la photo-interprétation et de la photogrammétrie. L a photo-interprétation consiste à examiner des images photographiques afin d'identifier les objets et de déterminer leur signification. Elle n'a cessé d'être utilisée depuis le jour de 1888 où u n garde-forestier prit des photo­graphies à partir d'un ballon pour faciliter le recensement des espèces d'arbres dans la zone placée sous sa surveillance. Elle est pratiquée exclusivement par des spécialistes de domaines particuliers tels que la géologie, la pédologie, la sylvi­culture ou Phydrogéologie ; l'appréciation humaine y joue en effet un rôle essentiel

et il en sera ainsi tant qu'un logiciel suffisamment élaboré n'aura pas été mis au point. C e n'est sans doute pas impossible mais on peut s'interroger sur la rentabilité d'un tel investissement, d'autant qu'un matériel de prix modique c o m m e le sté­réoscope offre déjà de nombreuses possibilités.

Photogrammétrie

L a photogrammétrie est l'ensemble des méthodes qui permettent de déterminer avec précision la dimension et l'emplacement d'un objet d'après des mesures faites à l'aide de photographies. L e Français Laussedat appliqua le premier ces méthodes à la production des cartes en 1959 et, depuis cette date, la photogrammétrie est devenue l'un des procédés les plus efficaces de mesure au m o y e n d'images tridi­mensionnelles. Ses utilisations sont multiples : elles vont de la mesure d'objets infiniment petits, visibles seulement au microscope électronique, au repérage de sites d'alunissage appropriés, où les engins spatiaux ne risquent pas de heurter un rocher, par exemple.

Cette technique consiste à effectuer des mesures stéréoscopiques sur des photo­graphies. Sa précision est très grande (1/1 000 m m ) , et des photographies aériennes prises à une altitude de 1 000 mètres permettent de déterminer des hauteurs ne dépassant pas 20 c m . L e modèle mathématique définissant la relation entre les points de l'image et les points de l'objet est bien établi. L'évaluation se fait au m o y e n d'un matériel spécial dont il existe actuellement deux types différents. L a figure 2 montre un appareil employé dans le m o n d e entier pour l'établissement de cartes géographiques, dans lequel le modèle mathématique est résolu en m o d e analogique. Les autres appareils, appelés restituteurs analytiques, sont formés d'un

F I G . 2. Appareil de photogrammétrie pour la production de cartes.

instrument de mesure relié à un ordinateur pour la résolution numérique du modèle mathématique.

L a photogrammétrie représente l'utilisation de loin la plus courante des données de télédétection. Aujourd'hui, la production des cartes et, plus encore, leur mise à jour, sont réalisées grâce à des photographies aériennes. Dans le m o n d e entier, les pays disposent de services de production comptant, en moyenne , un photogram-mètre professionnel pour ioo ooo habitants environ. Quelque 10 ooo instruments du type de celui représenté sur la figure 2 sont en usage à travers le m o n d e .

Imagerie spatiale et photographie aérienne

L'exploration de la surface terrestre par télédétection a pour but d'identifier les caractéristiques du sol. L a capacité de distinguer les formes de petites dimensions dépend de l'échelle et du pouvoir de résolution.

U n e grande échelle permet de distinguer les petits objets. L'échelle dépend de l'altitude de vol. Plus celle-ci est basse, plus l'échelle est grande. L'altitude de vol la plus basse d'un satellite est de 250 k m environ et l'échelle la plus grande des images de satellite est de 1 / 800 000. U n aéronef effectuant des relevés aériens ne dépasse pas une altitude de 15 k m et la plus petite échelle des photographies aériennes est de 1 / 1 5 0 000. Il est donc plus facile d'identifier les détails sur une photographie aérienne que sur une image de satellite.

Landsat 1, le premier satellite d'observation des ressources terrestres, avait une résolution au sol de 80 mètres. L a résolution dépend de la dimension des pixels. Tout pixel doit être transmis à une station au sol. Pour que cette transmission soit possible, il faut que le satellite se trouve dans l'axe de visée d'une station de récep­tion, c'est-à-dire sur une certaine portion de l'orbite, ce qui implique que les images soient conservées par des enregistreurs de bord.

Par la suite, la résolution est passée à 30 mètres et une résolution de 10 mètres est prévue dans le cas du satellite français Spot, dont le lancement est prévu le n janvier 1986. Cela suppose un débit binaire beaucoup plus élevé et une nouvelle conception technique des enregistreurs de bord, de la transmission (25 millions de bits par seconde), des stations de réception et du traitement, et entraîne une augmentation des coûts.

C'est encore la photographie directe sur film qui fournit la meilleure résolution, raison pour laquelle la chambre métrique de prise de vues de l'Agence spatiale européenne (ESA) et la chambre métrique grand format de la N A S A ont été embarquées à bord de la navette spatiale lors des vols de décembre 1983 et d'octobre 1984, respectivement. L ' U R S S utilise une chambre de prise de vues ana­logue dans son engin spatial habité. L'inconvénient de ces missions photogra­phiques effectuées par des engins spatiaux est qu'elles n'ont pas lieu à dates régulières.

Les images fournies par les satellites d'observation des ressources terrestres présentent un avantage important, à savoir que l'orbite méridienne de l'engin permet la couverture répétée de n'importe quel site terrestre à intervalles de vingt-six jours ou moins, périodicité particulièrement favorable pour des tâches telles que la surveillance des récoltes ou la détermination de la vitesse et du sens de déplacement de nappes de pétrole brut à la surface d'eaux polluées. Toutefois, nombre d'autres tâches peuvent être exécutées aussi bien, sinon mieux, par télé­détection à partir d'un aéronef, notamment si l'on souhaite une résolution plus fine. Malgré cela, les images de satellite sont les plus utilisées dans de nombreux pays. O n peut avancer au moins deux raisons pour expliquer ce phénomène.

D ' u n e part, presque tous les pays utilisent aujourd'hui les photographies

aériennes pour l'établissement de cartes photogrammétriques. Ces photographies étant malheureusement considérées c o m m e secrètes dans la plupart des pays, elles ne sont pas toujours accessibles et l'on recourt, à défaut, à l'imagerie Landsat. Il n'en est pas partout ainsi : en République fédérale d'Allemagne, par exemple, le gouverneur du « L a n d » où je réside a veillé personnellement à ce que les photogra­phies aériennes soient constamment mises à jour et accessibles à tous, de sorte que l'observation de la Terre par télédétection spatiale n'y est pratiquement pas utilisée à des fins opérationnelles.

Il est extrêmement regrettable que les photographies aériennes ne soient pas toujours disponibles pour les programmes de mise en valeur des ressources natu­relles mais il ne faut guère espérer d'amélioration sur ce point dans un avenir proche et la télédétection spatiale restera, dans bien des pays, la seule solution possible.

D'autre part, la technologie de la télédétection spatiale a été mise au point par des militaires. O r ceux-ci ont besoin d'une analyse instantanée des données et ont donc élaboré u n matériel et un logiciel perfectionnés que chacun souhaite se procurer depuis que leurs possibilités étonnantes ont été rendues publiques. C'est ainsi que de nombreux pays, m ê m e parmi les moins favorisés, possèdent aujour­d'hui un équipement ultramoderne.

Répercussions sociales

C o m m e pour d'autres secteurs, il convient d'examiner les conséquences sociales de cette évolution pour les pays concernés : Ces pays ont le bénéfice d'une technologie moderne mais doivent disposer d'un

effectif suffisant de personnel qualifié ; Les matériels élaborés deviennent vite obsolètes à notre époque de rapide évolution

technologique et la modernisation de l'équipement et du logiciel demande des devises fortes ;

L'acquisition de toute imagerie spatiale représentera une dépense minimale d'environ i ooo dollars des États-Unis au cours des années à venir ;

L a population mondiale augmente très rapidement et nous avons la responsabilité morale non seulement de nourrir tous les êtres humains mais aussi de leur assurer un emploi. •

Note

L'ouvrage de référence le plus complet sur ce sujet est le Manual of remote sensing, 2e éd. (2 vol.), Washington, the American Society of Photogrammetry, 1983.

La télédétection est le seul moyen économique ¿le surveiller et d'inventorier certaines ^-des ressources les plus importantes de l'Australie — Veau, les cultures, les gîtes 0

minéraux et les pâturages. Les systèmes à satellites permettent d'assurer la couverture an

complète du territoire australien, aussi souvent que nécessaire et pour un prix . § abordable. L'Australie est un vaste continent dont la faible population se trouve §

concentrée dans la région urbanisée de l'extrémité sud-est. Elle est riche en ressources 2 mais sa main-d'œuvre est peu abondante et son assise financière limitée. Moyen ^ efficace et peu coûteux de gérer ces ressources à l'échelle du continent, la télédétection g a permis aux Australiens de conserver un bon niveau de vie. Cette approche § novatrice faisant appel à des techniques élaborées présente un intérêt particulier dans le contexte régional, puisque les pays en développement de l'Asie du Sud-Est et o

du Pacifique doivent faire face à une situation analogue. Q ,

La gestion d'un continent insulaire

Christine Astley-Boden

Christine Astley-Boden, directrice (orientation et planification) du Bureau de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) pour les sciences spatiales et leurs applications (COSSA), a participé à la rédaction de l'ouvrage intitulé Satellite images of Australia (1981) et a écrit des articles sur la technologie spatiale. Elle est membre du Groupe de travail sur la télédétection du Département des sciences australien, qui étudie les possibilités de collaboration entre les pays de l'Asie du Sud-Est et du Pacifique dans ce domaine, et représente la CSIRO auprès d'un certain nombre de groupes australiens de recherche en sciences et techniques spatiales. Après avoir obtenu un diplôme de biochimie et de génétique moléculaire à l'Université de Leicester (Royaume-Uni), elle s'est occupée de recherche industrielle (au Royaume-Uni), d'édition scientifique (au Royaume-Uni, aux Pays-Bas et en Australie) et de coordination et d'orientation dans le domaine des sciences (en Australie). Son adresse est la suivante : COSSA, CSIRO, Limestone Avenue, Canberra, ACT (Australie).

Pendant des milliers d'années, l'Australie, ce vaste continent insulaire du Pacifique S sud, a été géré par les aborigènes. Ces premiers Australiens entretenaient avec leur ¿^ environnement une relation très particulière, qui préfigurait les préoccupations •3 actuelles en matière de protection et d'équilibre écologiques. Leur gestion prudente < des ressources naturelles de génération en génération n'entraînait aucun boulever-c sèment du sol et assurait la régulation de la faune et de la flore. .g E n 1788, la colonisation européenne de la Terra Australis débuta par l'impor-ß tation de modes d'utilisation d u sol qui avaient été conçus sous les climats tempérés

de l'Europe septentrionale. D e s forêts d'eucalyptus furent sacrifiées et les ovins et les bovins introduits sur le nouveau continent. D e vastes parcours furent transformés en terres à blé. L'exploitation d u sol à grande échelle avait c o m m e n c é .

D'autres aspects de l'activité humaine devaient aussi contribuer à réduire l'habitat naturel de la faune australienne. Les grandes ruées vers l'or qui m a r ­quèrent le premier siècle de colonisation, puis la découverte de nouvelles res­sources minérales intéressantes dans tout le continent, allaient également jouer leur rôle.

A u cours des dernières décennies, il est apparu de plus en plus nécessaire de procéder à une évaluation et une gestion des ressources nationales pour maintenir et améliorer la productivité agricole et minière, et de prendre des mesures de pro­tection afin de réduire au m i n i m u m les conséquences néfastes de ces activités.

L a télédétection est l'un des outils les plus utiles et les plus économiques pour ce genre de tâche : elle consiste à observer la surface terrestre à partir d'un avion ou, depuis peu, à partir d'un satellite, pour y découvrir des signes indiquant la présence de certaines ressources.

La télédétection : un outil essentiel de gestion des ressources

Les ondes électromagnétiques réfléchies par la surface terrestre peuvent fournir de multiples informations sur la végétation, les sols, l'eau et les roches. Leur spectre est très étendu, allant (par ordre de longueur d'onde décroissant) des ondes courtes des radiocommunications ou des hyperfréquences d u radar (notam­ment) jusqu'à l'autre extrémité, aux ondes de plus en plus courtes de l'ultraviolet, des rayons X et des rayons g a m m a , en passant par les ondes millimétriques, l'infrarouge et la lumière visible.

Ces divers rayonnements peuvent être décelés et analysés au m o y e n de détec­teurs embarqués à bord d'un avion, d'une navette spatiale ou d'un satellite. L a réflexion qui se fait à la surface d u sol modifie les radiations parce que certaines molécules ou certains atomes absorbent ou émettent l'énergie électromagnétique à des longueurs d'onde particulières. O n obtient ainsi une « signature » des éléments de la surface de réflexion, correspondant aux modifications observées pour cer­taines longueurs d'onde.

Bien que nécessairement simplifiée à l'extrême, cette description d u mécanisme de la télédétection permet de comprendre pour l'essentiel l'intérêt de cette tech­nique pour la gestion des ressources. Les cultures, les gisements minéraux et l'eau, par exemple, provoquent une modification caractéristique des rayonnements réfléchis par la surface terrestre, ce qui fournit des renseignements précieux pour la localisation, l'évaluation et la surveillance de ces ressources.

L a télédétection a c o m m e n c é avec la photographie aérienne. L'espace exploré se limitait alors à la zone visible survolée par l'avion. L e domaine spectral utilisé ne dépassait pas la bande des radiations visibles et les périodes d'observation étaient entièrement déterminées par les possibilités de vol de l'aéronef. L'analyse des données n'était qu'une interprétation subjective des clichés obtenus.

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Photographie prise par la chambre métrique et représentant les monts N a m Shan, au nord du Tibet. (Article de G . Duchossois, fig. 8.)

Image prise par M O M S - o i représentant des champs irrigués au sud-est de Riyad, Arabie Saoudite. (Article de G . Ouchossois, fig. 10.)

L'avènement des satellites et la mise au point de radiomètres à balayage (scan-neurs) pouvant capter des rayonnements dans des domaines du spectre autres que le visible ont fait progresser considérablement la télédétection. Capable d'observer jusqu'à deux fois par jour des zones d'une superficie qui peut atteindre plusieurs milliers de kilomètres carrés, le satellite élargissait l'échelle spatiale et temporelle des observations. Plus important encore peut-être, il transmettait les données aux stations terriennes sous forme numérique, de sorte qu'il devenait possible de les interpréter à l'aide d'un ordinateur. Ainsi manipulées, codées, classées, et m ê m e associées à d'autres données pertinentes, aux fins de comparaison, leur interprétation acquérait une dimension entièrement nouvelle.

U n problème unique en télédétection

Les Australiens ont rapidement compris les possibilités qu'offrait la télédétection pour une nation de tout juste 15 millions d'habitants appelée à gérer u n continent de 8 millions de kilomètres carrés plus une zone maritime côtière de 11 millions de kilomètres carrés. S'il est en grande partie inhospitalier, le pays est en revanche richement doté en ressources naturelles, vitales pour l'économie nationale et dont la gestion revêt par conséquent une importance primordiale.

L a population, peu nombreuse et concentrée surtout dans la partie très urbanisée du sud-est du pays, se caractérise par u n niveau élevé de qualification et d'instruc­tion et par u n goût de l'innovation dû à u n passé de pionniers. Ces divers facteurs expliquent à la fois la nécessité de recourir à la télédétection et l'aptitude à l'utiliser de manière efficace.

L'Australie pose, dans ce domaine, u n problème particulier : au lieu du « joyau bleu-vert » évoqué dans le titre du présent numéro d'Impact, l'image du continent australien est celle d'une énorme masse rouge brillamment éclairée. L a quantité de rayonnement qui frappe la surface terrestre et que celle-ci réfléchit est beaucoup plus grande en Australie que dans les régions tempérées de l'hémisphère nord. Observée depuis u n satellite par des capteurs mis au point dans ces climats plus doux, l'Australie présente u n aspect « délavé », u n peu c o m m e une photographie surexposée. Les spécialistes australiens ont cherché à pallier cette difficulté en utilisant des techniques perfectionnées de renforcement par ordinateur pour améliorer les images transmises par les premiers satellites américains spécialisés, sur orbite polaire, les Earth Resources Technology Satellites ( E R T S ) , rebaptisés par la suite Landsat.

Les Australiens utilisent depuis longtemps la télédétection mais, n'ayant guère participé à l'élaboration de la technologie des radiomètres à balayage, ils ont dû apprendre à traiter les données fournies par des scanneurs conçus pour d'autres environnements, de manière à pouvoir faire apparaître les caractéristiques spec­trales des sols anciens, usés par les intempéries et riches en minerai de fer qui sont ceux du continent australien, ainsi que de types de végétation très particuliers c o m m e les eucalyptus et autres gommiers.

L'industrie minière et le maintien du niveau de vie

L a première grande bénéficiaire de cette nouvelle technique fut l'industrie minière. D a n s les années 70, les compagnies minières d'Australie créèrent un organisme sans but lucratif destiné à financer la recherche, ce qui leur permit d'acquérir rapidement les technologies de pointe et, en particulier, de maîtriser l'utilisation des nouvelles données de télédétection fournies par les satellites et les avions.

Cet organisme, 1'Australian Mineral Industries Research Association, continue

a> à patronner des recherches sur la télédétection : mise au point de scanneurs föne­'s tionnant sur des longueurs d'onde et avec des largeurs de bande adaptées à Penvi-(L, ronnement australien, interprétation de données de télédétection de nature diverse,

•a intégration des données numériques fournies par les scanneurs à des données < numérisées provenant d'autres sources telles que l'analyse géochimique ou les g mesures du c h a m p magnétique. .ïï L a prospérité relative de la petite nation qu'est l'Australie dépend dans une ß large mesure de la capacité de son industrie minière à rester compétitive sur les

marchés mondiaux. L e niveau technologique de cette industrie et son utilisation très poussée de la télédétection lui permettent d'entretenir une main-d'œuvre très bien payée tout en concurrençant d'autres États miniers qui offrent pourtant des salaires inférieurs et ont accès à des fonds internationaux de développement.

E n utilisateurs avertis de la télédétection, les milieux concernés étaient prêts à exploiter les produits de la station australienne Landsat dès sa mise en service en 1980. Les Australiens, y compris désormais la communauté agricole, sont de plus en plus conscients de l'intérêt du satellite Landsat pour la gestion de leurs ressources. L'efficacité de l'exploitation qui est faite par l'Australie des données Landsat est attestée par la forte demande dont les produits de la station australienne sont l'objet, au point que celle-ci réalise un taux de couverture de ses coûts plus élevé que n'importe quelle autre station de ce type dans le m o n d e .

L'agriculture et le maintien de la productivité du sol

C o m m e l'industrie minière, l'élevage joue un rôle vital dans l'économie nationale australienne. Il fournit les recettes en devises indispensables au maintien d'un niveau de vie relativement élevé. Près de la moitié du continent sert de parcours à 20 % environ de tout le troupeau de bovins et d'ovins. Les données de télé­détection revêtent une importance majeure pour la gestion de cette pâture naturelle car le sol n'a qu'une faible productivité par unité de surface et ne peut supporter le coût élevé des autres méthodes de gestion.

L e L a n d Image-Based Resource Information System (LIBRIS) , intégrant d'autres données géographiques relatives aux parcours australiens, a été créé pour servir de cadre à l'utilisation des données Landsat. Il permet de déceler les modifications des parcours et d'évaluer leur productivité. Grâce aux informations qu'il fournit, les responsables sont mieux à m ê m e de protéger les pâtures et d'éviter le surpâturage. L e satellite de télédétection est le seul m o y e n qui permette d'obtenir, au m o m e n t voulu, une vue synoptique de zones très vastes. C o m p t e tenu de l'étendue des pâturages, les agriculteurs australiens ne sont pas assez nombreux pour pouvoir « aller y jeter un coup d'oeil » ou pour financer de coûteuses reconnais­sances aériennes de zones limitées.

Dans les régions arides et semi-arides d'Australie, l'érosion des sols constitue un problème grave qui touche, à des degrés divers, jusqu'à un quart de ces terres mises en pâture. Déceler et cartographier les zones d'érosion à l'aide de la photo­graphie aérienne est à la fois long et onéreux, alors que le satellite Landsat permet d'exercer une surveillance et de mettre au point des moyens de lutte. L à encore, la télédétection est l'instrument grâce auquel on maintient la productivité de ces terres arides.

Dans la majeure partie du pays, le sol n'est pas assez riche en phosphates et il faut ajouter des engrais chimiques (superphosphates) pour améliorer les cultures et les pâturages. Ces applications d'engrais représentent pour les agriculteurs australiens une dépense importante, qui croît rapidement et s'est élevée en 1984

260 à un montant total de 350 millions de dollars environ. Grâce aux données Landsat,

il est devenu possible de classer les sols selon leur teneur en phosphates et d'établir les cartes correspondantes. Par rapport aux contrôles chimiques, cette méthode permet aux cultivateurs des échantillonnages plus fréquents, portant sur des surfaces plus grandes. L e rendement de l'élevage australien pourrait s'en trouver sensiblement modifié.

U n e autre difficulté à laquelle se heurtent les agriculteurs australiens est la salinisation du sol, qui a affecté près de 260 000 ha de terres agricoles autrefois productives dans la partie occidentale du pays. Les techniques de télédétection sont employées pour évaluer l'étendue des zones affectées et surveiller les change­ments pouvant résulter de l'application de mesures correctives. C e type d'enquête est essentiel pour éviter une réduction des superficies productives et préserver le niveau d u revenu agricole dans l'économie australienne.

Dans beaucoup de régions d'Australie, le rendement des cultures dépend de l'approvisionnement en eau. Soixante-quatorze pour cent environ de toute l'eau utilisée en Australie servent à l'irrigation. Outre le riz, le blé est parfois cultivé dans des zones irriguées, qui consomment d'énormes quantités d'eau. Cela implique une gestion rationnelle, non seulement pour éviter tout gaspillage de cette ressource limitée mais aussi pour réduire au m i n i m u m l'élévation de la nappe phréatique et, par conséquent, le risque de salinisation. L'analyse des données Landsat permet de surveiller la croissance du riz et du blé dans les zones irriguées et d'utiliser au mieux l'eau disponible. Les économies réalisées sont importantes : une telle surveillance, qui revient à 200 000 dollars environ par saison lorsqu'on utilise la photographie aérienne, ne coûte, avec Landsat, que 60 000 dollars par an.

E n résumé, la télédétection constitue une méthode de choix pour le maintien et l'amélioration de la productivité du secteur agricole. E n assurant une c o m m e r ­cialisation efficace de produits contrôlés qui répondent aux exigences des marchés étrangers c o m m e des marchés locaux, elle contribue à accroître la prospérité et la qualité de vie des Australiens, qu'ils soient ruraux ou citadins.

Faire face aux catastrophes naturelles

M ê m e si les Australiens résidant dans les zones urbaines ont l'impression d'être à l'abri des inondations, des incendies et des sécheresses qui ravagent leur continent, les répercussions économiques de ces catastrophes naturelles peuvent se faire sentir jusqu'au cœur des villes. L a télédétection par satellite ou par avion est de plus en plus utilisée pour exercer une surveillance qui facilite la prévention de ces catas­trophes et en atténue la gravité dans la mesure du possible.

L a sécheresse de 1982/83 a provoqué de graves d o m m a g e s . Pendant la seule année 1982, la production agricole a enregistré des pertes d'au moins 10 milliards de dollars. Toute l'économie australienne a été affectée et m ê m e les habitants des villes en ont ressenti les effets. L'Australie avait pourtant connu bien d'autres sécheresses mais celle-ci a battu tous les records d'intensité, d'ampleur et de progression. A partir des données fournies par les satellites météorologiques N O A A , sur orbite polaire, on a établi u n système d'information géographique fondé sur des données terrestres, y compris u n indice de végétation normalisé. Ces données ont été produites pour la totalité du continent, tous les sept jours, pendant un an. Elles ont montré qu'il est possible de surveiller l'évolution de la sécheresse, pendant de longues périodes et sur de grandes étendues, d'après le degré d'intensité du vert observé sur les images fournies par les satellites N O A A .

A l'inverse, l'Australie connaît souvent des inondations. Il ne s'agit plus seule­ment , en l'occurrence, d'un problème de surveillance et d'inventaire cartogra­phique, mais d'un problème de maîtrise des eaux dans des bassins hydrographiques

S très vastes et variés. L e réseau hydrographique du Murray-Darling, par exemple, o couvre u n sixième de la superficie totale de l'Australie, traverse trois États et ¿, connaît des périodes de sécheresse extrême et de crues violentes. Il est important

•a que la River Murray Commission, qui gère ce réseau au n o m des États, dispose de < méthodes rigoureuses de prévision des crues afin de pouvoir maintenir la qualité g de l'eau, lutter contre les inondations et prendre d'urgence éventuellement les

.2 mesures requises. L'imagerie Landsat a servi à évaluer les pertes d'eau le long du ñ Darling en période de crue et le volume d'eau emmagasiné dans les lacs situés sur

le cours du fleuve. C'est une méthode peu onéreuse et plus rapide que la photo­graphie aérienne. Elle permet de déterminer les pertes causées par les crues et de prévoir ainsi les apports d'eau dans les lacs se trouvant en aval, qui forment une réserve naturelle pour les tronçons inférieurs moins bien alimentés. L a télédétection a, de cette façon, des répercussions directes sur trois États australiens, où elle permet d'améliorer l'efficacité des ouvrages d'irrigation, la régularisation des débits et l'approvisionnement en eau des zones urbaines.

L'Australie connaît les feux de brousse depuis des milliers d'années. Les abori­gènes se servaient du feu pour la chasse et pour l'aménagement des sols ; très experts, ils savaient circonscrire la région brûlée à quelques touffes d'herbe ou l'étendre à des zones de plusieurs kilomètres carrés. L a colonisation des Européens a entraîné à cet égard un changement de méthodes radical, qui s'est traduit par l'apparition périodique d'incendies étendus, exigeant souvent la mise en œuvre de moyens de lutte coûteux et provoquant des dégâts considérables sur des super­ficies de 50 k m 2 ou m ê m e davantage. Diverses techniques de télédétection sont utilisées pour surveiller ces incendies et en établir la cartographie dans le temps, évaluer la charge en combustible existante et prévoir le comportement du feu. L a combinaison de l'imagerie Landsat et de la photographie aérienne permet de reconstituer l'historique des incendies dans l'ensemble d'une région donnée. Associées aux données fournies par la radiometric aérienne, les images transmises par les satellites Landsat et N O A A permettent d'apprécier le degré de développe­ment de la végétation et sa sensibilité au feu. Enfin, les radiomètres aéroportés fournissent des données locales servant à la prévision des incendies. L'emploi combiné de ces diverses techniques de télédétection a pour but le retour aux modes d'utilisation du feu d'avant la colonisation, qui aboutissaient à créer une mosaïque de petites zones coupe-feu faisant obstacle à la propagation des incendies et évitant les ravages qui peuvent en résulter.

Mais la télédétection est aussi utile pour la lutte immédiate contre l'incendie. C'est ainsi que le scannage aérien à l'infrarouge permet de localiser le front des incendies et les « points chauds » et de mesurer la vitesse de progression du feu. Il devient alors possible de procéder à une évaluation comparative des diverses techniques de lutte contre l'incendie et de choisir la plus efficace. Grâce à la vaste g a m m e de moyens de télédétection à laquelle elle a accès, l'Australie est ainsi à m ê m e de prendre les mesures nécessaires, à long terme c o m m e à court terme, pour combattre les feux de brousse dangereux et dévastateurs qui, plusieurs fois par an, menacent les vies et les biens en u n point ou un autre du pays.

La gestion d'une énorme zone côtiàre

L'Australie a une zone maritime côtière de 11 millions de kilomètres carrés. Cette zone, elle doit la surveiller et la gérer, à la fois pour optimiser les gains qu'elle retire de son industrie de la pêche et pour assurer la préservation d'environnements exceptionnels tels que celui de la Grande Barrière de la mer de Corail.

262 Dans le domaine de la pêche, la connaissance de la température des eaux de

surface acquise grâce aux données fournies par le satellite N O A A sur orbite polaire a entraîné une augmentation du volume des prises. Ces données permettent en effet d'établir deux fois par jour une carte précise des températures, à partir de laquelle il est possible d'identifier les secteurs où les prises de poisson ont des chances d'être importantes.

Il existe un autre satellite météorologique sur orbite polaire, Nimbus, dont le système de balayage couleur de la zone côtière fournit d'utiles données permettant de connaître la concentration de la chlorophylle dans les eaux proches de la surface, ce qui donne une idée de la charge en phytoplancton, ces organismes végétaux de très petite taille qui constituent une précieuse source de nourriture pour le poisson.

L a Grande Barrière de corail compte parmi les plus célèbres merveilles de la nature que renferme l'Australie. Située au large de la côte nord-est du pays, elle s'étend sur quelque 2 ooo k m et se compose d'environ 2 500 récifs. Sa gestion pose u n énorme problème à la Great Barrier Reef Marine Park Authority et, sans les données fournies par la télédétection par satellite, elle représenterait une très lourde charge financière.

U n programme informatique spécial a été élaboré pour établir la cartographie de la Grande Barrière à partir des images Landsat. Grâce à ce programme, connu sous le n o m de B R I A N (Barrier Reef Image-Analysis System), les services res­ponsables ont pu établir des levés de la Grande Barrière, en faisant une économie de quelque 21 millions de dollars. Sans le programme B R I A N , vu le coût prohi­bitif des méthodes traditionnelles et les conditions météorologiques régnant dans la région, qui limitent à l'extrême les observations in situ, de tels levés n'auraient d'ailleurs pas p u être réalisés.

L'imagerie Landsat constitue une base cartographique provisoire de référence et fournit de précieux renseignements sur l'écologie des récifs puisqu'elle permet d'en déterminer la morphologie et donne une indication approximative de la bathymétrie environnante et des caractéristiques de la couverture végétale. L'utili­sation de ce satellite a accru les possibilités de gestion à grande échelle de l'envi­ronnement marin des zones côtières et offre aux Australiens un moyen de préserver leur Grande Barrière, unique en son genre.

D ' u n point de vue plus commercial, les images de la Grande Barrière ont aussi produit des résultats intéressants. C'est ainsi que le navire australien H M A S Flinders a utilisé des images Landsat pour procéder à un levé cartographique local des récifs et qu'un nouveau chenal en eau profonde a été découvert en 1982, qui a reçu le n o m d'Hydrographers Passage (passe des Hydrographes). Cette décou­verte a permis aux exportateurs d'économiser, sur la ligne reliant H a y Point (Queensland) au Japon, des milliers de dollars en frais de transport.

M ê m e aujourd'hui, u n pays relativement avancé c o m m e l'Australie peut encore avoir besoin de données cartographiques qu'il lui est possible d'obtenir de manière économique grâce à la télédétection par satellite.

L'Australie, pays de la région d'Asie du Sud-Est et du Pacifique

Les besoins de l'Australie en données de télédétection sont également ceux de ses voisins de l'Asie du Sud-Est et du Pacifique, qui ont à résoudre des problèmes analogues de gestion des ressources avec des moyens financiers limités. L e pays a en outre des liens naturels avec d'autres contrées lumineuses et arides c o m m e l'Afrique et l'Arabie.

Parce qu'elle permet d'obtenir des données à un moindre coût par hectare, la télédétection a un énorme impact dans les pays en développement. Pour leur part,

les spécialistes australiens maîtrisent désormais l'exploitation des données de télédétection dans toute une g a m m e d'applications répondant aux besoins des pays de l'Asie du Sud-Est et du Pacifique. Quant aux voisins de l'Australie, ils sont eux aussi de mieux en mieux à m ê m e de gérer leurs ressources et d'utiliser la délédétection.

C'est cette constatation qui est à la base de la création, au sein du Département des sciences de l'Australie, du Groupe de travail sur la télédétection du Comité directeur des industries scientifiques. C e groupe élabore des projets conjoints reposant sur la mise en c o m m u n des compétences des spécialistes australiens et de leurs homologues des pays voisins, en vue de développer l'usage de la télé­détection c o m m e outil de gestion des ressources. Cette entreprise ne peut être que bénéfique pour tous les participants sur le plan de l'accès aux données nou­velles, aux nouvelles techniques et aux nouveaux savoir-faire. Contrairement à bien d'autres pays industrialisés, l'Australie n'a pas de technologie importante à vendre. E n revanche, elle offre en partage u n savoir orienté vers les besoins des utilisateurs, reposant sur l'application novatrice qu'elle fait de techniques inventées par d'autres pour résoudre ses problèmes de gestion des sols.

O n peut s'attendre qu'à l'avenir l'Australie cherche, avec ses voisins, à mettre au point des techniques qui soient spécialement adaptées aux conditions régionales.

Les Australiens sont d'ores et déjà présents sur un certain nombre de créneaux technologiques de par le m o n d e . C'est ainsi que des industriels et des chercheurs australiens participent à la conception du satellite européen de télédétection E R S i et, notamment, du radiomètre à balayage opérant dans le sens de la route satellite, dont il sera équipé et qui permettra de mesurer, de façon plus précise encore que l'instrument embarqué à bord du satellite N O A A , les températures à la surface de la m e r . E n outre, divers groupes australiens de l'industrie et de l'administration travaillent aux côtés de la N A S A à l'étude de scanneurs perfectionnés qui enregis­treront des données dans les régions spectrales du proche infrarouge et de l'infra­rouge m o y e n . U n e société australienne a, par ailleurs, mis au point u n scanneur de télédétection aérienne très semblable à celui de Landsat et devant permettre de recueillir des données détaillées pour la gestion des sols. D'autres chercheurs australiens travaillent actuellement à l'étude de scanneurs capables d'enregistrer une quantité considérable de données dans des longueurs d'onde et des largeurs de bande répondant aux besoins nationaux et régionaux.

Ces exemples montrent que, depuis quelques années, les Australiens font u n effort pour ne plus avoir à utiliser exclusivement la technologie nord-américaine, européenne ou japonaise. Ils cherchent désormais à se doter d'un appareillage adapté aux conditions régionales et conçu pour des applications peu coûteuses dans des environnements difficiles mais riches en ressources.

L'Australie est consciente de la position qu'elle occupe en Asie du Sud-Est et dans le Pacifique, ainsi que des avantages à tirer d'une coopération régionale dans le domaine en rapide évolution de la science et de la technologie spatiales. L a télé­détection est appelée à l'avenir à jouer u n rôle clé dans l'utilisation que l'Australie fera de l'espace et constitue u n domaine riche de potentialités sur le plan de la croissance et de la collaboration.

Les progrès rapides des techniques de télédétection ne peuvent qu'être favorisés par les nouvelles stations spatiales et par le projet de plate-forme sur orbite polaire qui leur est associé. L a création probable, au cours de la prochaine décennie, de deux grandes plates-formes qui seraient placées sur orbite polaire et porteraient 20 ou 30 capteurs destinés à couvrir nos besoins de télédétection infléchira néces­sairement de façon marquée l'orientation future de cette technologie.

C e sont là d'importants sujets de réflexion pour l'Australie, qui entend d'ores et

déjà préparer la collaboration avec ses voisins. L e développement de la télédétec­tion au niveau régional paraît en effet de nature à augmenter les possibilités de perfectionnement des compétences, d'applications nouvelles et de renforcement de la coopération internationale.

Pour l'Australie c o m m e pour ses voisins, la poursuite du développement passe à l'évidence par le recours aux techniques économiques de la télédétection. Mais le renforcement de leur participation à l'élaboration de ces techniques est indis­pensable pour garantir l'accès futur de la région aux données nécessaires.

Si la technologie devait rester le monopole de pays extérieurs à la région, en effet, il pourrait se révéler impossible d'obtenir communication de certaines données ou d'obtenir des données optimisées en fonction du milieu local, sans parler de leur prix, qui risque de devenir inabordable.

L a télédétection est un outil fondamental pour les pays de l'Asie du Sud-Est et du Pacifique. Pour que ces pays puissent continuer d'y avoir accès et de disposer de données ayant la qualité requise pour un coût acceptable, ils doivent absolument coopérer entre eux. •

Call for papers

The International Conference on Science and Technology

Management

5-9 M a y 1986, Beijing, China

Co-sponsored by Unesco and the Chinese Academy of Sciences

The conference will deal with theories, methods and actual problems in science and technology management in developing countries. Discussion will centre on: (a) developing strategy for and organizational management of research; (b) technology innovation; and (c) technology transfer. The working language is English.

Contributions to the conference are welcomed. Abstracts should be typed double-spaced with full name , academic title, affiliation and mailing address attached. In no case should abstracts be longer than one page. If papers are accepted, a formal invitation letter will be mailed by 15 November 1985. Delegates are responsible for their o w n travel expenses to Beijing, registration fee $100, lodging $30/day, board $15/day.

Mail abstract and all correspondence concerning the conference to: M r Cheng Donghua,

Beijing Institute of Management, The Chinese Academy of Sciences, Post Office Box 3353, Beijing, People's Republic of China.

La manipulation et le traitement de l'information concernant la Terre, ses ressources et son évolution naturelle commencent à se transformer radicalement. Cette information dite « géo-information » est en grande partie saisie par des techniques de télédétection. Les besoins en la matière amènent en fait à mettre au point une nouvelle génération de systèmes.

La saisie de la géo-information par la télédétection

Heinz Kautzleben et Karl-Heinz M a r e k

Heinz Kautzleben est à la fois chef de la section des géosciences et des sciences spatiales de l'Académie des sciences de la République démocratique allemande et directeur de l'Institut Central de physique de la Terre de Potsdam. Karl-Heinz Marek, qui dirige le Centre de télédétection de cet institut, s'est spécialisé dans l'interprétation de la photographie spatiale multibandes. Ils sont tous deux responsables, avec leurs collègues soviétiques, de la publication de /'Atlas de l'interprétation des photographies aérospatiales et multibandes (Berlin!Moscou, 1982). Leur adresse est la suivante : Akademie der Wissenschaften der D D R , Zentralinstitut für Physik der Erde, Telegrafenberg, 1500 Potsdam (République démocratique allemande).

X

"o O n se préoccupe plus que jamais aujourd'hui, et dans le m o n d e entier, d u recen-£ sèment de la gestion rationnelle des ressources naturelles, ainsi que de la surveil-N lance et de l'aménagement de l'environnement. E n raison de l'intérêt de ces infor-

•5 mations pour la croissance économique et le développement social, les techniques •Ç de saisie, de traitement, de stockage et de présentation des données concernant des a ressources telles que les minéraux, l'eau, la végétation et les sols, ainsi que des ^ données relatives à l'environnement, revêtent, d u point de vue scientifique et S pratique, une grande importance.

Ü L'information qui a trait aux ressources naturelles et aux phénomènes et pro-3 cessus hydrologiques, géologiques, climatiques, biochimiques et géophysiques \¿ est dite « géo-information ». Bien qu'il reste à se mettre d'accord, au niveau inter­na national, sur une définition scientifique de ce terme, il couvre les phénomènes

liés à la Terre, leur localisation à la surface de celle-ci et leurs caractéristiques détaillées : échelle, nature, répartition, etc.

Les m o d e s de rassemblement, d'évaluation et de diffusion de cette information déterminent l'ampleur de son utilisation. L e degré de développement de la tech­nologie de l'information exerce donc une influence décisive dans ce domaine : des systèmes d'information bien gérés, n o t a m m e n t en ce qui concerne la saisie, le traitement et la présentation des données, ont u n rôle important à jouer dans la géo-information.

Les récents progrès de la technologie de l'information, n o t a m m e n t l'utilisation de méthodes numériques, rendent possible une modification radicale des processus traditionnels de recherche, d'administration, de production et de communication. L e traitement et l'application de l'ensemble de la géo-information, par exemple, tendront de plus en plus à devenir indispensables à la gestion et à la planification dans le domaine social. D a n s les géosciences traditionnelles, o ù la géo-information représente toujours à la fois le point de départ et le résultat final de la recherche, des modifications considérables des infrastructures scientifiques existantes sont à prévoir.

L a cartographie fera également partie des systèmes de géo-information : quoique l'informatique m o d e r n e puisse présenter la géo-information sur u n écran de façon suffisamment précise, complète et accessible, la carte imprimée restera longtemps irremplaçable en pratique.

Les cartes, outils de géo-information

Depuis les premiers balbutiements de la cartographie (une tablette d'argile baby­lonienne représentant la Mésopotamie septentrionale environ 2 000 ans avant J . - C ) , cette technique a toujours été considérée c o m m e indispensable pour répondre à des besoins d'ordre matériel et culturel. E n m ê m e temps, les cartes établies d o n ­naient une idée d u niveau de développement de la société. Historiquement, l'évo­lution de la cartographie, qui a pour vocation de représenter la Terre, est allée de pair avec celle de la géodésie, qui la mesure, et de la géographie, qui la décrit. L a surface de la Terre constitue leur sphère d'activité c o m m u n e .

Pour toutes les questions concernant la Terre c o m m e dans les domaines de l'aménagement d u territoire, de la surveillance de l'environnement et de l'inven­taire des ressources naturelles, la carte est devenue u n instrument indispensable. Outre ce rôle fondamental au service de l'économie, les cartes ont également rempli des fonctions sociales, par exemple dans les domaines de l'enseignement et de la recherche. Elles sont devenues aujourd'hui pour les géosciences, en particulier la recherche sur les ressources et l'environnement, la plus importante des sources et

268 des modalités de présentation d u savoir.

L'éventail des cartes thématiques est très large : routes, climat, caractéristiques géologiques, population, aspects agricoles, etc. Si le relief et les coordonnées des positions en sont les principaux éléments, la carte est dite topographique. C e s cartes sont le plus souvent produites par des organismes officiels.

Généralement , u n e carte a pour objet d'aider l'utilisateur à résoudre des pro­blèmes pratiques, techniques, scientifiques, économiques o u autres en fournissant la géo-information requise sous la forme de modèles de l'environnement naturel, o u d ' u n e i m a g e réduite de la surface de la Terre. Toutefois, u n e carte ne se lit pas c o m m e u n livre et ne doit pas être regardée c o m m e u n e photographie. Les cartes doivent plutôt être considérées c o m m e des réservoirs d'informations b id imen-sionnelles. U n seul centimètre carré d 'une carte topographique n e contient pas m o i n s d'information statistique q u e 2 0 pages d ' u n livre!

D a n s la plupart des pays, il n'est pas encore possible aujourd'hui de faire face aux besoins d'information cartographique complète, meilleur m a r c h é et facilement accessible. M a l g r é les progrès faits par la cartographie depuis quelques dizaines d'années, tandis q u e s'élargissait le c h a m p des applications thématiques, les statis­tiques d e l'Organisation des Nations Unies montrent q u e , jusqu'en 1980, 4 2 % seulement de la masse terrestre de la planète faisaient l'objet de cartes établies à u n e échelle é c o n o m i q u e m e n t valable, soit entre 1 / 5 0 0 0 0 et 1 / 1 0 0 0 0 0 (fig. 1). A u cours des dernières années, les travaux dans ce d o m a i n e ont à peine progressé (°J5 % par a11)- Selon les statistiques des Nations Unies , la moitié environ des cartes topographiques produites dans le m o n d e sont périmées et n'ont d o n c plus q u ' u n intérêt limité.

Aussi est-il clair q u e , jusqu'à présent, la production et la mise à jour des cartes par des méthodes traditionnelles sont restées insuffisantes — pour des raisons n o n seulement techniques mais essentiellement économiques . A l'évidence, ces pro­blèmes n e seront résolus q u e par le recours à la télédétection par satellite, qui repré­sente la m é t h o d e la plus rationnelle dont nous disposions pour la saisie de la géo-information. L a cartographie permet d'exploiter les avantages majeurs de cet instrument, q u e les données soient présentées sous forme n u m é r i q u e o u par le m o y e n d ' u n e carte infographique.

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F I G . I. État de la cartographie en 1980. 269

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La télédétection, moyen de saisie de la géo-information

Les progrès réalisés au cours de la dernière décennie ont universellement confirmé que les données obtenues à partir des images spatiales peuvent compléter effica­cement la géo-information recueillie par des moyens classiques. Il s'est révélé possible d'exploiter fructueusement ces données à condition qu'on puisse tirer parti des avantages propres à la télédétection — détection de connexions et de relations mondiales et répétitivité des observations dans diverses conditions définies.

Mais, quoique la géo-information obtenue à partir des données télédétectées permette d'envisager la solution de problèmes autrement insolubles, la télédétec­tion ne remplacera pas les méthodes classiques de saisie. E n outre, on sait que certains problèmes techniques de nivellement, en particulier dans les territoires déjà explorés, ne peuvent, dans la plupart des cas, être résolus avec toute l'efficacité voulue si l'on se fonde exclusivement sur des données recueillies par télédétection spatiale. L a véritable valeur de ces données n'est mise en évidence que lorsqu'elles sont intégrées à des données saisies par des moyens classiques dans des systèmes d'information thématique et territoriale correspondants. D e plus, la télédétection au sens strict (saisie, traitement, interprétation thématique) ne représente que le stade purement technique de l'étude topographique, qui doit être relié à l'environ­nement au m o y e n des décisions et des activités de planification pertinentes.

L a figure 2 montre le flux d'information dans u n système de télédétection typique et le tableau 1 les besoins généraux des divers utilisateurs de la géo-information spatiale. Les caractéristiques de la Terre à observer sont représentées par diffé-

<~

Informations supplémentaires (économiques, politiques, sociales, etc.)

Système de télédétection

Principes fondamentaux des géosciences, de la physique. Modèles

Données de référence

Saisie des données

Utilisation:

décisions, modèles

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Interprétateur

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Radiation

Prétraitement des données

Action

Interprétation des données

Données

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270 FlG. 2. L'information dans un système de télédétection typique.

T A B L E A U I. Besoins des utilisateurs de données télédétectées (simplifiées)

Critères applicables aux besoins en géo-information obtenue à partir de données télédétectées

Utilisation E n tant qu'information

de base E n tant qu'information

supplémentaire Pour des mesures

individuelles E n combinaison

Couverture Sélective Complète

Résolution Haute M o y e n n e Faible

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rentes longueurs d'onde réfléchies : les paramètres physico-chimiques sont obtenus dans le domaine visible, la température dans l'infrarouge et la géométrie de la surface de la Terre (rugosité) en hyperfréquences.

Il est possible de distinguer sur une surface à examiner des points spécifiques de leur voisinage. Les éléments ponctuels contiennent des informations qui se tra­duisent par des différences spectrales représentées par divers niveaux de gris dans les images. O n peut ainsi obtenir des renseignements sur des propriétés thématiques telles que la quantité de biomasse présente, sa composition physico-chimique et son humidité, soit par une interprétation visuelle, soit par l'analyse numérique. Si u n interprétateur peut déceler les relations entre les caractéristiques spectrales de points voisins et plus éloignés sur les images, les caractéristiques sont en revanche observées indépendamment les unes des autres dans l'analyse numérique. Toutefois, lorsqu'on analyse u n certain nombre d'éléments qui se détachent sur u n fond c o m m u n , les différents niveaux de gris permettent d'établir des corréla­tions plus ou moins étroites entre eux.

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Les imageurs multibandes dans le spectre visible (0,4 à 0,9 (/.m) tels que les caméras (la M K F - 6 embarquée sur la plate-forme spatiale soviétique habitée Saliout-Soyouz) et le scanneur mécanique optique ( S M B à bord de Landsat et T M à bord de Meteor) sont particulièrement importants pour l'exploration des ressources et la surveillance de l'environnement. Pour la saisie de la géo-information les scanneurs présentent les avantages suivants : ils permettent d'obtenir des données en temps réel ; la résolution spectrale est supérieure ; ils explorent la région infrarouge (par exemple, 1,6 ¡¿m, 2,4 y.m, 10-12 ¡xm) ; les données pri­maires sont obtenues sous forme numérique. L a photographie spatiale permet actuellement de produire des cartes topographiques aux échelles de 1 / 5 0 000 à 1 / 1 0 0 000 et des photos-cartes en couleur (3,3 pixels/mm) à l'échelle de 1 / 1 0 0 000 avec une résolution de < 10 mètres. L e tableau 2 donne quelques détails techniques concernant les systèmes spatiaux actuels et la figure 3 montre les progrès de la résolution géométrique des systèmes de télédétection multibandes utilisés pour l'étude des ressources naturelles.

Il est remarquable que seule la caméra multibandes M K F - 6 , mise au point conjointement par l ' U R S S et la République démocratique allemande et fabriquée par l'usine Carl Zeiss de Iéna, puisse être utilisée à la fois c o m m e caméra topo­graphique métrique classique et c o m m e instrument d'enregistrement dans six

T A B L E A U 2. Satellites de télédétection

272

Satellite

Caméras Skylab

Saliout

Saliout-Soyouz

Navette spatiale

Scanneur Landsat

H C M M Meteor

Radar Seasat

SIR

Données

1973

1975

1976

1984

1984

1972-

1978-1983 1982

1977-1980

1980-1980-

1978

1984

Durée de l'opé­ration

Courte

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Courte

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Bande L

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U R S S / République démocratique allemande

A S E / République fédérale d'Allemagne États-Unis

États-Unis États-Unis États-Unis

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URSS URSS

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1960 1980 2000

F I G . 3. Résolution des systèmes de télédétection.

bandes spectrales des radiations émises par les objets à la surface de la Terre. Cette caméra est employée avec succès par toutes les stations spatiales soviétiques habi­tées depuis 1976.

L e modèle modifié M S K - 4 est utilisé dans u n certain nombre de pays c o m m e caméra type pour la photographie aérienne topographique et multibandes. Pour le traitement analogique-optique des images, par exemple dans l'interprétation photo-grammétrique-cartographique, d'autres systèmes de saisie et de traitement sont utilisés.

Compositions colorées

Des compositions en fausse couleur mesurant 3 0 x 4 0 c m peuvent être produites par la combinaison des images de différentes bandes spectrales et de différentes couleurs arbitraires au m o y e n du projecteur multibandes M S P - 4 . Les compositions colorées projetées sur un écran ou les photographies en couleur représentent la matière première de l'interprétation des images visibles à laquelle on procède pour obtenir la géo-information nécessaire aux cartes thématiques. Après leur numéri­sation, les photographies M K F - 6 multibandes peuvent faire l'objet d'un traitement numérique de la m ê m e manière que les données recueillies par scanneur. L e contenu en information d'une scène M K F - 6 utilisant une numérisation en pixels de 25 mètres représente 170 millions de bits (alors qu'une scène L a n d s a t - S M B contient 30 millions de bits).

Outre les principaux systèmes de télédétection qui figurent dans le tableau 2, d'autres méthodes de saisie de données sont utilisées, par exemple les caméras à main pour la surveillance visuelle de la Terre à partir de l'espace (en particulier dans le cadre du programme international de recherches Biosphère, à bord de la station spatiale Saliout, qui est en service depuis 1978) ; les spectromètres multi­bandes pour l'observation de l'atmosphère terrestre et de son influence sur la mesure des radiations ; les radiomètres hyperfréquences pour l'étude des couches supérieures de l'atmosphère quelles que soient les conditions météorologiques.

L a figure 4 montre le rapport entre le pourcentage des besoins en information satisfaits par diverses méthodes et l'étendue du territoire observé. Il en ressort que, pour les petits territoires — soit, approximativement, ceux dont la superficie

Meteor

Meteor-Fragment

Landsat 1 O

Landsat 4

MKF 6 • (Saliout/Soyouz)

O Scanneurs (SMB)

• Caméra

O 103 lo4 10s 106 108 k m 2

F I G . 4. Représentation graphique de la satisfaction des besoins en information.

est inférieure à io6 k m 2 — il conviendrait d'avoir recours à la télédétection aérienne en utilisant tous les capteurs susmentionnés. Pour être complet, le système compor­terait u n ensemble mobile de mesure de données de terrain (laboratoire au sol), permettant de déterminer les caractéristiques, spectrales et autres, des objets naturels sur certains sites témoins.

Les figures 5 et 6 donnent des exemples caractéristiques des résultats qu'on peut attendre d'une interprétation thématique de données obtenues par télédétection aérienne.

F I G . 5. Cartographie géologique. Localisation d'un dépôt de basalte tertiaire par 274 l'entrecroisement de lignes d'échos radar (sud de la République démocratique allemande).

Densité des matières en suspension Dans les couches superficielles Dans les couches profondes

Í Ü Ü Très élevée » W Élevée = Faible I I Eau pure

1 1 1 Moyenne ¿ f » Faible

H U Í Delta inondé Wïï Terres

F I G . 6. Cartographie de l'environnement. Débit solide de la Selenga dans le lac

Baikal (i / 300 000).

Perspectives d'avenir

L e développement social et les besoins en information qui en résultent pour la prise de décisions exigeront de nouveaux progrès à tous les stades de la saisie, du traitement, du stockage et de la présentation de la géo-information. Ces besoins amènent déjà à mettre au point une nouvelle génération de systèmes de télédétec­tion : barrettes de cellules C C D [Charge Coupled Device (éléments photosensibles à transfert de charges)], spectromètres imageurs, dispositifs à micro-ondes améliorés, extraction sélective et traitement des données dans l'espace. O n prévoit une nou-

o velle avancée qualitative de la géo-information, notamment en ce qui concerne la £ résolution spectrale et spatiale et le volume de l'information. C'est pourquoi le N traitement et la représentation cartographique automatiques de la géo-information •53 deviendront des activités de premier plan comportant une dimension économique •Ç appréciable. a Ces aspects économiques prennent de plus en plus d'importance. Actuellement, ^ les techniques photographiques-analogiques de traitement des données et la pro-2 duction manuelle de cartes présentent encore des avantages par rapport aux tech-*i niques automatisées. Toutefois, le coût du traitement numérique baisse rapi-g dement (selon certaines estimations, il serait divisé par dix tous les cinq ans). E n ¿2 outre, le traitement et la cartographie automatisés fondés sur des banques de don-N nées peuvent ouvrir de nouveaux domaines d'application à la géo-information. Les S récents progrès de la géo-information — résultant en partie des besoins en matière

de télédétection — constituent l'amorce de changements radicaux qui vont bou­leverser le traitement de l'ensemble de l'information relative à la Terre, la sur­veillance de l'environnement et l'exploration des ressources naturelles, ainsi que l'aménagement et la gestion du territoire. •

Course announcement

Rural research and rural policy

for planners and researchers in agriculture, education, energy, health

Institute of Development Studies, University of Sussex Third series, to be held from 28 April to 25 July 1986, at Falmer (United Kingdom)

Course director: Simon Maxwell (agriculture) Associates: Angela Little (education)

Mick H o w e s , Martin Greeley (energy) Emanuel de Kadt (health)

Information: The Chairman, Teaching Area, Institute of Development Studies, University of Sussex, Falmer, Brighton B N 1 9 R E , United Kingdom; cables Development Brighton, Telex 877997 I D S B T N G .

En Israël, il est fait un grand usage des images fournies par les satellites de télédétection aux fins d'études tectoniques et comme cartes de base pour rétablissement d'autres compilations. Cependant, l'énorme collection d'images n'a été que très partiellement exploitée jusqu'ici et, pour des raisons pratiques, seule une petite partie des données numériques qu'on en tire est utilisable. Afin de mieux tirer parti du trésor d'informations détaillées que recèlent les données numériques originales, il faut trouver de nouvelles méthodes qui permettent de diviser les données en lots beaucoup plus petits, adaptés au traitement par micro-ordinateur.

La télédétection par satellite l'expérience israélienne

John K . Hall

John K. Hall est un spécialiste de géophysique marine, attaché au Geological Survey (Service géologique) d'Israël depuis 1970, qui s'occupe notamment des compilations bathymétriques et géophysiques détaillées de la Méditerranée orientale ( M E D M A P ) et du nord de la mer Rouge ( R E D M A P ) . Il est membre du Comité de rédaction UnescojCOI pour la carte bathymétrique internationale de la Méditerranée et les calques. Sa thèse de doctorat, préparée au Lamont-Doherty Geological Observatory de l'Université Columbia, consistait en des recherches géophysiques sur l'océan Arctique profond à partir de la station glaciaire dérivante Fletcher's Ice Island (T-3). Il est l'auteur de plus de 85 articles, rapports et cartes publiés. Son adresse est la suivante : Geological Survey of Israel, Marine Geology, Mapping and Tectonics Division, 30 Malkhei Israel Street, Jerusalem 95501 (Israël).

Introduction

L a télédétection par satellite a eu en Israël u n impact incertain, depuis les pre-jj mières photos prises de l'espace il y a vingt ans par les astronautes de Gemini IV. •-> L e stock d'images constitué depuis lors est considérable et très divers, et il a fourni

de nouvelles et précieuses indications sur la structure géologique et la tectonique de la région, ainsi qu'une excellente imagerie de base pour des études connexes. Cependant, pour des raisons qui seront examinées en détail ci-après, les possibilités d'analyse et d'observation détaillées offertes par ces images ne sont pas encore pleinement exploitées.

Israël est u n très petit pays dont les 28 000 k m 2 représentent à peine 82 % de la surface d'une seule scène Landsat mais, malgré sa taille, il est très varié. D e s climats différents y entretiennent une flore représentative de trois continents. Sur le plan géographique, on y trouve des déserts, des mers tropicales et tempérées, des montagnes enneigées, des lacs salés et des rifts et, sur le plan géologique, aussi bien des dépôts éoliens récents q u ' u n soubassement précambrien, des sédiments n o n consolidés aussi bien que d u basalte. Sur le plan tectonique, la région est dominée par le rift cisaillé de la m e r M o r t e , mais beaucoup d'autres structures y sont aussi représentées. L e pays est également bien pourvu sur le plan océanographique, puisqu'il compte quatre masses d'eau : le lac de Tibériade, profond de 40 mètres, la m e r M o r t e , profonde de 325 mètres, la Méditerranée, au large plateau conti­nental, et enfin l'abrupt golfe d ' A q a b a (golfe d'Eilat), sur la m e r R o u g e . D e n o m b r e u x pays partageant ces caractéristiques physiques, et beaucoup de pro­blèmes auxquels Israël se heurte étant analogues à ceux d'autres pays, tant déve­loppés qu'en développement, notre expérience devrait être représentative de celle de ces autres pays et par conséquent les intéresser.

C'est dans cette optique que nous traiterons ci-après : a) des divers types de télédétection par satellite utilisés à ce jour ; b) des types de données qui ont été exploités en Israël, et des usages auxquels ils ont servi ; c) des diverses raisons pour lesquelles la télédétection n'a pas à ce jour donné sa pleine mesure et des motifs pour lesquels cette situation devrait changer dans u n proche avenir.

Il est vivement r e c o m m a n d é au lecteur qui s'intéresse aux divers aspects de la télédétection de se reporter aux deux volumes d u Manual of remote sensing de l'American Society of Photogrammetry (1983).

Images synoptiques obtenues lors de vols habités, de 1965 à ce jour

Les images synoptiques donnent une vue générale des conditions existant dans une zone étendue. Les mieux connues sont probablement celles fournies électro­niquement par les satellites météorologiques placés en orbite géostationnaire. Cependant, étant donné que la taille d 'un seul pixel (le plus petit élément consti­tutif d'une image) est rarement inférieure à 1 k m de côté au nadir, ces images sont généralement de peu d'utilité pour les études de la surface terrestre. O n notera que la région qui nous intéresse est couverte par la scène C - 3 d u satellite Meteosat (limite de résolution nadir de 2,5 k m ) de l'Agence spatiale européenne ( E S A ) et par le satellite militaire soviétique Meteor 1 (limite de résolution nadir de 1 k m ) et le satellite soviétique civil Meteor 2 (limite de résolution nadir de 2 à 2,5 k m ) , mais nous ne nous étendrons pas davantage ici sur ces sources continues d'images.

Depuis 1965, divers engins spatiaux habités ont p u photographier Israël, dont il existe u n n o m b r e démesuré de clichés, sans doute parce que le pays n'est qu'à 40 minutes de C a p K e n n e d y dans le cas d ' u n lancement en direction nord-est, que

son atmosphère désertique est claire, qu'on y trouve des repères aisément reconnais-sablés et que le pays présente un intérêt historique en tant que « berceau de la civilisation ».

C o m m e pour la plupart des données de télédétection, très rares sont les photo­graphies disponibles dont on a tiré tout le parti possible. U n nombre relativement faible d'entre elles ont été exploitées à des fins décoratives, pour des articles de vulgarisation, des affiches, calendriers, cartes postales, jaquettes de livres, etc. U n nombre à peu près égal a servi de base à des analyses structurales et tectoniques approfondies des grands systèmes de rifts de la m e r Morte et de la mer Rouge (Abdel-Gawad, 1969 ; Muehlberger et al, 1977 et 1979). L a plupart de ces photo­graphies « instantanées » ayant été prises en oblique avec une résolution au sol d'environ 100 mètres, elles continueront de remplir une fonction essentiellement esthétique et de fournir des vues d'ensemble intéressantes de la région. A l'excep­tion d'un catalogue récemment publié (Hall, 1984), il n'existe pas de liste régionale intégrée de ces images, et l'établissement d'un catalogue reproduisant les images elles-mêmes est exclu parce que le coût en serait trop élevé (10 à 50 dollars par image).

Images multibandes de 1972 à ce jour

O n obtient des images multibandes en prenant des photographies à travers plu­sieurs filtres. L a comparaison de l'aspect de la Terre dans ces différentes bandes spectrales renseigne sur le type de couverture végétale et son état de santé, sur le type de sol et sa teneur en humidité, sur le type de roches ou de sédiments, sur la présence d'une pollution ou de polluants et leur niveau quantitatif, sur la présence d'eau et sa qualité, etc. Il est possible aussi d'utiliser les variations de ces diverses caractéristiques pour voir à travers le sol ou le couvert sédimentaire et observer la structure des roches sous-jacentes.

E n 1973/74 des photographies multibandes ont été prises dans six bandes spec­trales à partir de Skylab dans le cadre du programme Earth Resource Experiment Package ( E R E P ) . Bien que l'expérience ait donné des résultats très intéressants, il ne faisait pas de doute que, grâce à ses capteurs électroniques, le satellite Landsat, qui venait d'être lancé, réaliserait une couverture beaucoup plus complète.

Henry Kissinger, l'ancien secrétaire d'État des États-Unis d'Amérique, a un jour parlé du programme Landsat c o m m e de l'un des plus importants programmes technologiques de tous les temps, de par les avantages potentiels qu'il recèle pour l'humanité. Conçu pour assurer la couverture répétée de la planète entière, à l'exception des zones jouxtant immédiatement les pôles, le programme Landsat a été mis en œuvre par deux générations de satellites. Ceux de la première, Landsat 1,2 et 3, ont été en service pendant onze ans, d'août 1972 à septembre 1983. Leur altitude nominale était de 917 k m et la configuration de leur orbite était telle qu'ils passaient au-dessus de l'équateur dans le sens nord-sud à 9 h 42, temps solaire local. Chaque scène faisait 185 X 185 k m , la couverture étant répétée tous les dix-huit jours. Landsat 4 et 5 constituent une nouvelle génération de satellites en service depuis 1982. Leur altitude a été ramenée à 705 k m pour a m é ­liorer la résolution spatiale, ce qui a réduit la répétitivité à 16 jours, et permettra peut-être à l'avenir leur récupération par la navette spatiale.

Les Landsat sont équipés de deux systèmes de caméras. L e premier, u n scan­neur multibande ( S M B ) , est le capteur principal sur les cinq satellites. Il a une résolution au sol de 79 mètres, chaque pixel représentant 0,62 ha. Quatre bandes de couleurs adjacentes couvrent la partie du spectre qui va du vert au proche infrarouge {Landsat 3 avait une cinquième bande dans la partie thermique du

spectre, où il offrait une résolution de 1,65 °C couvrant des pixels de 5,63 hectares, de nuit c o m m e de jour).

Sur Landsat 1, 2 et 3, le deuxième système de caméra était une caméra vidicon à retour de faisceau ( R B V ) utilisant une image de télévision mémorisée. Sur Landsat 1 et 2, la caméra R B V opérait avec la m ê m e résolution que le S M B , mais dans trois bandes spectrales se recouvrant partiellement. Sur Landsat 3, le pouvoir de résolution était doublé (limite de résolution de 38 mètres), et une seule bande panchromatique était utilisée. Seule la caméra R B V de Landsat 3 a reçu des données en quantité appréciable. Landsat 4 et 5 et les satellites suivants ont été équipés d'un nouveau type de caméra, un instrument de cartographie thématique (Thematic Mapper , T M ) , offrant une résolution de 30 mètres (0,09 ha), qui balaie sept bandes spectrales allant du bleu-vert à l'infrarouge ther­mique, choisies pour leur pouvoir de discrimination sur la base d'expériences antérieures avec le S M B . L a précision des mesures de réflectance prises par le T M a également été améliorée et permet de séparer 256 niveaux d'intensité au lieu de 64. Pour une zone donnée la caméra T M renvoie ainsi plus de 48 fois plus de données que le S M B .

Les observations Landsat n'ont de valeur que si la réception sur la Terre est fidèle. Les premiers Landsat enregistraient leurs données sur bande magnétique puis les transmettaient aux stations au sol lorsque le satellite était en visibilité. Devant l'accroissement de la demande mondiale et les problèmes posés par les enregisteurs, on a été amené à créer un certain nombre de nouvelles stations au sol (12 actuellement) qui reçoivent régulièrement les données et traitent les commandes d'images. O n a récemment placé en orbite géostationnaire des satellites de poursuite et de retransmission ( T D R S S Est et Ouest) capables de retransmettre directement jusqu'à 100 Mbits/s à des stations au sol éloignées, ce qui a considé­rablement accru les possibilités d'obtention d'images à haute résolution dans des régions qui ne sont pas couvertes par des antennes au sol. Cependant, l'essentiel des informations vient encore de stations au sol fixes et, lorsqu'une zone n'est pas couverte de cette manière, on peut se dire qu'il existe sans doute très peu de données la concernant. Landsat 4 et 5 ayant été placés sur des orbites plus basses, le rayon de réception est inférieur de 150 k m à celui de Landsat 1, 2 et 3.

O n disposera, dans un avenir proche, avec le lancement du satellite français S P O T (Système probatoire d'observation de la Terre), d'un système plus perfor­mant que les caméras T M de Landsat. S P O T sera placé sur une orbite semblable à celle de Landsat, à une altitude de 832 k m , il aura un cycle de 26 jours et passera au-dessus de l'équateur à 10 h 30, temps solaire moyen. Contrairement à Landsat, S P O T sera doté de deux caméras identiques et d'un miroir orientable qui permettra une rotation du champ de vision atteignant 27o . Les caméras pourront ainsi balayer deux couloirs de 60 k m de large avec une zone de recouvrement de 3 k m , ou voir jusqu'à 475 k m de chaque côté, ce qui permettra d'obtenir au cours de différents passages des couples d'images stéréoscopiques. L'utilisation du miroir orientable permettra de réduire la répétitivité à 2,5 jours.

Les caméras du satellite S P O T peuvent fonctionner de deux manières diffé­rentes. L e m o d e panchromatique donne des pixels de 10 mètres de côté dans une seule bande allant du vert au rouge, alors que le m o d e multibande donne des pixels de 20 mètres dans trois bandes distinctes situées entre le vert et l'infrarouge réfléchi. L a taille nominale de la scène est de 60 x 60 k m . Il est prévu que les produits image seront compatibles avec Landsat et, une fois que des accords auront été conclus avec les agences spatiales existantes, l'actuel réseau d'antennes Landsat recevra les images S P O T .

L'expérience israélienne de Landsat : la base de données

L a plupart des données de télédétection que possède Israël proviennent de Landsat. Bien que les quelque 28 000 k m 2 du pays ne représentent que 82 % de la surface d'une scène S M B de Landsat, le système de traces et de rangées orbitales qui constitue le Système mondial de référence est orienté de telle manière que le pays apparaît sur quatre et (parfois cinq) scènes. Près de 200 passages distincts peuvent avoir été enregistrés pour chacune de ces scènes partielles. L ' E R O S Data Center de PUnited States Geographical Survey [relevant actuellement de la National Oceanic and Atmospheric Administration ( N O A A ) ] , a acquis environ 7 % de ces enregistrements et la station de Fucino (Italie) de l'Agence spatiale européenne (ESA) , 93 %. C o m m e pour les photographies synoptiques, la base de données est démesurée. L'extrapolation des chiffres connus de la couverture des scènes de la mer Morte et de la vallée de l'Arava (Hall, 1984) par Landsat 1, 2, 3 et 4 semble indiquer que, sur les quelque 1,5 million d'images S M B , R B V , et T M prises par Landsat dans le m o n d e entier de 62 000 scènes différentes, il en existe environ 600 pour les quatre scènes où figure Israël. L a plupart des images Landsat repré­sentent des terres. E n supposant que 40 % de l'ensemble des scènes possibles comprennent des terres, il y aurait en moyenne 60 images pour chacune de ces scènes. L a moyenne de 150 pour Israël est donc plus de deux fois supérieure à la moyenne mondiale.

Recherche fondamentale en télédétection : l'Université de Tel Aviv

Entre 1972 et 1975, les images d'Israël provenaient uniquement de l ' E R O S Data Center, et le nombre d'images distinctes enregistrées pour chacune des quatre scènes ne dépassait pas neuf. Lorsque débuta le programme Landsat, un groupe de recherche de l'Université de Tel Aviv lança, sous la direction du professeur Joseph Otterman, le programme E R T S - i israélien. Quinze études portant sur divers aspects de la télédétection par Landsat dans cette région furent publiées en succession rapide. Les observations par satellite étaient souvent comparées à la « vérité-terrain » mesurée sur différents sites. Les recherches et leurs principaux résultats ont porté sur : a) les indices de l'avancée du désert, probablement due au pâturage incontrôlé des chèvres, et l'ampleur du phénomène le long des lignes de démarcation Israël/Gaza/Sinaï ; b) l'étude comparative de la végétation, de l'albedo et des températures ; c) l'impact de l'agriculture et du surpâturage ; d) la réflectivité des régions arides ; e) les observations relatives à la pollution de l'eau, du sol et de l'atmosphère en Israël et dans la région environnementale, y compris sa signature sur les résidus stériles des mines de cuivre de Salomon près de T i m n a dans la vallée de l'Arava ; / ) les observations océanographiques et les observations concernant la pollution par les hydrocarbures dans le golfe de Suez ; g) l'observation de la charge en sédiments des eaux ainsi que l'étude des courants côtiers le long du littoral méditerranéen d'Israël. L a plupart de ces recherches ont été effectuées sur la base des toutes premières images Landsat et, à l'exception de recherches récentes de N . W . Rosenberg relatives à la frontière entre l'océan et la côte et à la détection des courants côtiers par l'observation des sédiments en suspension, tous les travaux ont été publiés avant 1977.

Etudes tectoniques

E n juillet 1975, la couverture de cette région a été officiellement confiée à l'ESA. Depuis lors, il a été pris plus de 170 images supplémentaires de la majeure partie

des quatre scènes partielles montrant Israël, le plus souvent avec des caméras S M B , mais parfois aussi avec des caméras R B V ou T M . L a base de données dont on dispose, pour une aire aussi restreinte, est donc considérable : plus de 40 % des images possibles ont été enregistrées. E n 1978 et au début de 1979, la zone était également couverte par la station au sol iranienne de Téhéran, mais on ne sait pas combien de scènes supplémentaires y ont été obtenues.

L'étude tectonique structurale et cartographique des images Landsat a été concentrée au Geological Survey (Service géologique) d'Israël, à Jérusalem. Arkin et Bartov (1976) ont analysé les premières scènes Landsat 1 pour établir une carte de linéaments au 1 / 1 000 000. Les linéaments du couvert sédimentaire quaternaire de la plaine côtière israélienne ont été analysés par Bartov et al. (1977). Ces chercheurs ont généralement constaté une bonne concordance entre les composi­tions colorées en fausse couleur prises par le S M B de Landsat 1 et des photographies aériennes remontant à la première guerre mondiale. Ces linéaments suggéraient soit l'empreinte d'une structure préquaternaire sur un couvert sédimentaire plus jeune, soit une déformation tectonique quaternaire. D e tels résultats soulignent l'utilité d'images par satellite pour déterminer les structures sous-jacentes dues à des mécanismes qui se manifestent en surface par une expression subtile. Ces mécanismes sont : à) l'érosion différentielle due à une hétérogénéité des éléments de faible granulométrie de la croûte terrestre, des contraintes prolongées ; b) la réactivation de structures géologiques enterrées ; c) la charge et la compaction différentielles ; d) le contrôle ou la perturbation de l'écoulement des eaux souter­raines proches de la surface ou des eaux de surface. Les phénomènes de minérali­sation métallique signalés par Ilani et al. (1982) témoignent du caractère intrusif de ces éléments tectoniques observés aussi bien sur des images Landsat de la plaine côtière que d'autres régions d'Israël.

Les images R B V et T M récentes montrent encore plus de linéaments que les premières images S M B . Il est cependant peu probable qu'une nouvelle analyse soit faite tant qu'une nouvelle mosaïque en noir et blanc ou en couleur n'aura pas été réalisée. Étant donné que nous ne pouvons pas nous permettre actuellement de payer les 2 000 dollars que l 'ESA demande pour chaque composition colorée d'une scène complète et que les images R B V sont panchromatiques, il y a peu de chances qu'existe bientôt une mosaïque en couleur à haute résolution.

Les images Landsat ont également servi à l'étude géologique et structurale du tracé du futur canal de la mer Morte à la Méditerranée. Cependant, alors qu'on avait décidé de ce tracé, on a découvert une zone d'extension récente avec des fissures profondes de 10 mètres et larges de 5, vieilles de trente ans seulement et qui n'étaient pas visibles sur les images S M B . O n a aussi observé à l'angle nord-ouest de la mer Morte et, au sud, dans les bassins d'évaporation des chantiers de la mer Morte, des mouvements et déformations corticaux récents qu'on n'avait détectés ni sur les images S M B , ni sur les images R B V . Ces particularités étant visibles sur des images T M obtenues récemment, elles devraient être très appa­rentes sur les images S P O T , dont l'information spatiale sera multipliée par 10 par rapport aux images T M .

Système de mégafractures de Péluse et essaims de linéaments associés

L ' u n des projets de recherche les plus importants et les plus originaux est sans doute celui qui a fait suite à l'identification sismique marine d'une vaste zone de mouvements apparents de rejet longitudinal dans les profondeurs de la marge méditerranéenne d'Israël, semblant couper la côte nord du Sinaï juste à l'ouest de la lagune de Bardawil. Pour en étudier le prolongement terrestre, on s'est servi

V

rt

de mosaïques acquises dans le commerce, établies à partir de plus de 400 scènes a Landsat, qui ont permis d'étudier une zone de 1 500 k m sur 4 500 traversant ^ l'Afrique en diagonale. L e prolongement observé se présente sous la forme de là décrochements en échelons qui partent du nord de l'Egypte et du Sinaï et passent par le massif du Tibesti pour aboutir jusqu'au golfe de Guinée, sur l'Atlantique, 8 où ils rejoignent les zones de fracture équatoriales décrochées par rapport à la S dorsale médio-atlantique. Cette zone a été désignée sous le n o m de Système de "o. mégafractures de Péluse. Des essaims de linéaments de roche saine parallèles et £ subparallèles aux fractures bordières ont également été observés. Dans les zones couvertes d'une fine couche de sable, on a constaté que l'axe des sifs était parallèle ¡3 aux linéaments de roche saine. L a vaste étendue de ces dunes et de ces plissements Ü de roche saine avait déjà été observée depuis des engins spatiaux et attribuée au " système de vents dominants, mais Neev et al. (1982) ont montré que ces linéaments §,

étaient en fait une caractéristique structurale du socle rocheux c o m m u n e à beau- g coup de provinces géologiques différentes présentant de nombreuses indications 8 de cisaillement. Ils ont supposé qu'ils étaient la manifestation d'une texture -S tectonique imprimée par en dessous à la coûte terrestre par des contraintes tecto- a niques prolongées, ce qui impliquait que la télédétection serait peut-être à m ê m e de déterminer l'état des contraintes dans l'écorce terrestre. J

Allant au-delà des limites du Système de mégafractures de Péluse, nous avons recherché dans le m o n d e entier des cisaillements similaires en utilisant essentielle­ment des compilations tectoniques du soubassement, certaines particularités morphologiques de la croûte terrestre et des zones de forts contrastes géologiques, ce qui a conduit à la délimitation d'un système mondial de géosutures en spirales et à une hypothèse que nous avons appelée « Slice Tectonics » (Neev et Hall, 1982). L à encore, des mosaïques Landsat et des images Landsat isolées ont servi de base à des interprétations tectoniques détaillées pour la plate-forme arabique, l'Iran et la Méditerranée (Neev et Hall, 1984 ; Neev et al., 1985).

Compilations cartographiques régionales

Les mosaïques d'images Landsat fournissent des cartes de base très utiles de la plupart des régions du m o n d e . Israël et la région environnante (y compris le Sinaï) ne font pas exception. Les mosaïques établies par le Service géologique d'Israël à Tel Aviv ont servi à Bartov et Arkin (1979) et à Bartov et al. (1980) c o m m e bases de photocartes géologiques au 1 / 500 000 d'Israël et du Sinaï. Selon cette méthode, une carte géologique en couleur est superposée à une image Landsat en noir et blanc. L a carte en couleur que nous connaissons gagne ainsi une dimension struc­turale et morphologique. Pour le Sinaï, Folkman et Assael (1980) ont publié à partir de la m ê m e carte de base une compilation des valeurs de gravité.

L a General Electric Corp. a établi pour la région des mosaïques en couleur à petite échelle (décrites par Hall en 1984) qui ont été publiées par Abdel H a d y (1982a ; 19826) et Aberchrombie (1984).

D'autres mosaïques Landsat accompagnent les cartes bathymétriques produites par le Service géologique. L a première a été une carte bathymétrique au 1 / 250 000 du golfe d'Aqaba (Eilat), réalisée par Hall et Ben-Avraham (1979), sur laquelle figuraient, dans de multiples teintes de bleu, les courbes isobathes à equidistance de 50 mètres du golfe (profond de 1 820 mètres), ainsi que, en brun-jaune, des images S M B de quatre scènes Landsat 1 différentes. Cette carte a été rééditée en 1983 à partir d'images R B V à plus haute résolution prises par Landsat 3. Dans les deux éditions, les routes maritimes étaient imprimées au dos de la carte pour être lues sur une table lumineuse à verre dépoli. Almagor et Hall (1984) se sont

servis des images R B V de Lansat 3 pour accompagner une compilation au 1 / 250 000 des mesures bathymétriques au large des côtes méditerranéennes d'Israël. Les images apparaissaient en brun et la bathymétrie dans un dégradé de 10 teintes de bleu, l'équidistance des courbes étant de 5 mètres. Sur la couver­ture de son catalogue et de son manuel. Hall (1984) a représenté la bathymétrie de la mer Morte en surimpression sur une composition en fausse couleur rougeâtre-jaune de cette mer rétrécie. A l'avenir, les images T M seront utilisées au 1 / 1 0 0 000 pour de nouvelles compilations bathymétriques de la marge continentale au large d'Israël et du Sud-Liban et au 1 / 250 000 pour cinq nouvelles cartes (quadrillage U T M , equidistance des courbes de 20 mètres) du nord de la mer Rouge et de ses deux golfes septentrionaux.

E n cartographie marine, les données S M B et R B V ont déjà permis de déceler d'importantes erreurs des cartes existantes. Il semblait ressortir de la carte bathy-métrique du golfe d'Aqaba (Eilat) établie en 1978 que les cartes antérieures comportaient une erreur de plus d'un kilomètre. L a comparaison avec des images Landsat a montré que tel était bien le cas, et les cartes topographiques et marines ont depuis lors été corrigées. D e la m ê m e manière l ' E R I M (Environmental Research Institute of Michigan) a pu, en utilisant des images T M pour établir les nouvelles cartes de base de l'Arabie Saoudite, rectifier de grosses erreurs dans la position des îles et autres repères indiqués sur le littoral de ce pays.

C o m m e en matière d'art, l'appréciation des images obtenues par télédétection n'est possible que si elles sont largement diffusées et étudiées, ce qui est générale­ment coûteux, et donc rare. L'association de ces images et de cartes géologiques et compilations géophysiques et bathymétriques nous a permis de mieux faire connaître ces documents aux spécialistes des sciences de la Terre et au public. Leur utilité et la demande croissante dont elles font l'objet compensent le coût de l'acquisition des images et celui de la fabrication des clichés pour l'impression. Pour l'avenir, nous avons l'espoir que l'acquisition collective des données par plusieurs groupes et les progrès de la technologie de séparation des couleurs permettront d'imprimer des mosaïques colorées.

S'agissant du travail cartographique proprement dit sur le terrain, on s'intéresse actuellement, pour l'établissement de cartes géologiques, à l'utilisation d'images T M ou S P O T corrigées géométriquement c o m m e cartes de base, réalisées à partir d'orthophotos. Malheureusement, d'après les essais effectués, les images T M d'une résolution de 30 mètres ne donnent pas de résultats satisfaisants à l'échelle requise du 1 / 500 000. N o u s comptons utiliser à la place les données du satellite français S P O T , qui auront une résolution de 10 et 20 mètres ou peut-être les photographies en couleur à résolution de 20 mètres obtenues périodiquement par la chambre de prise de vues de la N A S A ou la chambre de prise de vues du Spacelab (ESA) embarquée à bord de la navette spatiale.

Surveillance

C'est parce que le niveau de la mer Morte a baissé de 6 mètres entre 1972 et ce jour, ce qui a provoqué l'assèchement du bassin sud, de faible profondeur, qu'on a commencé à s'intéresser aux images Landsat pour la surveillance. E n 1981-1984, on a élaboré un catalogue des images disponibles et rédigé un manuel de télédé­tection pour cette région (Hall, 1984). C e catalogue, sans doute le premier du genre, étant facilement disponible, on espère que ces données seront davantage exploitées à l'avenir. Si le canal destiné à rétablir le niveau de la mer Morte est construit, les données référencées dans le catalogue devraient revêtir une importance toute particulière. U n projet aussi ambitieux exigera de minutieuses études des repères

de nivellement, ainsi que des études de suivi pour évaluer les différentes réper­cussions du projet sur l'environnement.

Éducation

O n a fait appel en Israël à diverses méthodes pour présenter la télédétection à la communauté scientifique et au grand public. Des émissions de télévision ont été consacrées au sujet. Des articles ont paru dans la littérature scientifique de vulga­risation en hébreu (voir, par exemple, Weiler et Bartov, 1978). Hall (1984) a présenté un aperçu d'ensemble des possibilités de la télédétection dans la région et établi u n catalogue des images existantes. Récemment , l'Agence spatiale israé­lienne a créé à l'Université de Tel-Aviv le Centre interdisciplinaire d'analyse et de prévision technologiques, qui tient à jour une base de données sur les scientifiques et technologues du pays, accueille périodiquement des réunions techniques sur des sujets tels que le nouveau programme français S P O T et publie le Space research & technology information bulletin.

Autres types de télédétection de facteurs non visibles, de 1978 à ce jour

Plusieurs types nouveaux de capteurs ont été expérimentés pour la première fois en 1978. Bien qu'aucune donnée concernant Israël n'ait été enregistrée faute d'antenne couvrant la région, ces capteurs sont examinés dans le présent document car ils auront probablement de l'importance à l'avenir.

Heat Capacity Mapping Mission (HCMMJ [Mission de cartographie thermographique]

L e satellite H C M M a fonctionné d'avril 1978 à septembre 1980 afin d'évaluer expérimentalement l'utilité des mesures des températures de surface obtenues par télédétection. U n radiomètre à balayage à deux canaux a mesuré la radiance sur une large bande du spectre électromagnétique dans le visible et l'infrarouge ther­mique, captant ainsi simultanément le rayonnement solaire et le rayonnement thermique émis. L a configuration de l'orbite était conçue de telle façon qu'aux latitudes moyennes le satellite couvre la m ê m e région aux heures de températures de surface maximale et minimale (environ 13 h 30 et 02 h 30, temps solaire local), où le contraste thermique temporel et spatial était maximal pour les matériaux de surface. L e couloir exploré avait environ 700 k m de large avec une taille de pixels de 500 mètres au nadir. L e cycle se répétait tous les seize jours. D e telles mesures devaient être utiles pour établir la carte des caractéristiques thermiques des maté­riaux de surface. Malheureusement, l'antenne, située en Bretagne (France), ne pouvait pas voir plus loin à l'est qu'une ligne allant du Bosphore au golfe de Syrte en Libye.

Localement, des mesures thermiques faites avec une résolution fortement a m é ­liorée de 1 à 30 mètres, par exemple, pourraient se révéler très utiles. A u milieu des années 70, D . Levitte, du Service géologique, a montré qu'un scanneur infrarouge aéroporté utilisé de nuit était capable de discerner des sources d'eau douce se déversant dans la mer Morte. C o m m e , au Moyen-Orient, beaucoup de ces sources ont une température différente de la masse d'eau dans laquelle elles se jettent, cette méthode pourrait avoir une importance pratique pour l'exploration hydrologique ainsi que pour la surveillance de routine.

« Seasat 1 »

Seasat i, satellite de surveillance des océans, a prouvé, durant sa brève période de fonctionnement, de juin à octobre 1978, l'utilité de plusieurs nouvelles techniques de détection qui seront améliorées et exploitées sur de futurs engins spatiaux. D e u x de ces techniques, qui ont d'importantes applications pour notre région, seront décrites relativement en détail.

1. Radar à synthèse d'ouverture R S O . Grâce à cette technique, on augmente le pouvoir de résolution au sol d'un système aéroporté en utilisant le déplacement en vol du radar (7 km/s ) pour produire synthétiquement une ouverture plus grande. Les impulsions radar réfléchies sont échantillonnées dans le temps sur cette ouverture et les caractéristiques Doppler des signaux provenant de toutes les sources au sol donnent suffisamment d'informations pour permettre de reproduire la distribution de ces sources sous la forme d'une carte-image des énergies de rétrodiffusion. L a géométrie de Seasat 1 permettait une résolution azimutale de 6 mètres seulement dans le couloir exploré, mais on a utilisé le satellite avec une résolution de 25 mètres. L e R S O couvrait u n couloir de 100 k m de large, compris entre des distances latérales de 240 et 340 k m par rapport à la trace du satellite. E n raison du débit très élevé de transmission des données (10 Mbits/s), les images R S O ne pouvaient être obtenues que lorsque le satellite était en visibilité de stations au sol convenablement équipées. Les images finales sont le résultat de calculs fastidieux mais complexes. L'imagerie R S O a fait la preuve de son aptitude étonnante à pénétrer l'écran de la végétation dans les zones de jungle et à restituer les caractéristiques bathymétriques de masses d'eau jusqu'à des profondeurs de 50 mètres, dans des conditions appropriées de vitesse de courant supérieure à 40 cm/s et de vitesse du vent de l'ordre de 1 à 7,5 m / s .

Dans cette région du Moyen-Orient, ces images prises par radar à visée latérale, surtout celles susceptibles d'une limite de résolution plus fine, sont très promet­teuses pour l'établissement de cartes de la topographie parfois complexe des eaux marines peu profondes. Les zones auxquelles on s'intéresse plus particulièrement, à cet égard, sont les marges peu profondes du sud-est de la Méditerranée — entou­rées d'une série de dorsales sous-marines en grès quartzeux à ciment carbonaté qui se sont formées lorsque le niveau de la m e r était plus bas — les marges du nord de la m e r Rouge et du golfe d'Aqaba (Eilat), comportant une série analogue de récifs sous-marins, et le golfe peu profond de Suez (profondeurs maximales de 60 à 80 mètres).

2. Altimétrie par satellite. Seasat 1 transportait aussi u n radar altimétrique fonc­tionnant à la verticale pour surveiller la hauteur moyenne des vagues avec une résolution de 0,5 à 1,0 mètre et mesurer avec une précision de ± 10 c m les varia­tions du géoïde et de la topographie océaniques dues à des variations de gravité, aux marées océaniques, aux courants et aux lames. Selon l'état de la mer , une petite zone d'impact de 2 à 12 k m de diamètre était échantillonnée. L a lenteur du rythme de saisie des données a permis d'enregistrer et de retransmettre aux stations réceptrices u n ensemble de données couvrant le m o n d e entier. Après avoir déterminé un nouveau chiffre du géoïde, on l'a retiré des données précédentes de manière à obtenir un nouvel ensemble de données correspondant aux écarts de haute fréquence de la hauteur du géoïde. Les images élaborées à partir de cet ensemble de données restituent avec exactitude le champ de gravité au-dessus des océans et offrent ainsi une présentation nouvelle et passionnante de la topographie sous-marine mondiale.

Les données altimétriques Seasat pour la Méditerranée ont déjà été publiées (J. Y . Cruz et R a p p , 1982). Malheureusement la brièveté de la période d'observa­tion (cent six jours) a seulement permis de faire des mesures sur une grille à mailles de 20 à 40 k m , criblée de trous de 100 k m sur 100 k m . O n compte que les satellites d'observation océanique qui succéderont à Seaseat 1 et qui auront un pouvoir de résolution plus élevé, par exemple le satellite américain N R O S S , dont le lancement est prévu pour 1989, et le satellite franco-américain TOPEX/Poseidon, prévu pour 1990, fourniront des images détaillées de la texture gravitationnelle et topographique sous-marine des petits bassins de la Méditerranée orientale et de la mer Rouge et peut-être du bassin septentrional (de 20 k m sur 50) de la mer Morte.

La navette spatiale

Les navettes spatiales offrent de grandes possibilités c o m m e plates-formes de télédétection. Les premiers essais du radar imageur (SIR-A) ont été effectués à bord de la navette Columbia en novembre 1981. C e radar est analogue à celui de Seasat 1 mais avec un angle d'incidence de 50o , une largeur de couloir de 50 k m et une résolution de 40 mètres. Les recherches ont montré que ses ondes pouvaient pénétrer jusqu'à 10 mètres de profondeur dans le sable sec des déserts, ce qui, au nord-ouest du Soudan, a révélé u n réseau de drainage du Haut-Nil recouvert de sable. L e S I R - A et le S I R - B , plus récent, offrent de grandes possibilités pour l'établissement de cartes morphologiques du socle rocheux situé sous des déserts ou tapis végétaux peu épais de par le m o n d e .

Sous-exploitation des possibilités offertes par la télédétection par satellite

Les possibilités qu'offre la base de données de télédétection obtenues par satellite sont sous-exploitées pour diverses raisons. Examinons-en certaines.

1. Taille de la base de données. L a base de données disponible est soit trop grande soit trop petite. L a nature humaine est ainsi faite que, lorsque les premières scènes Landsat ont été prises, elles ont suscité un énorme intérêt et ont donné lieu à de nombreuses études. Par la suite, à mesure que la base de données augmentait, l'intérêt qu'on lui portait et l'utilisation qu'on en faisait ont diminué. M ê m e l'arrivée récente des premières images T M fournissant 48 fois plus d'informations par unité de surface que le S M B n'a pas suscité u n intérêt comparable et il n'y aura probablement pas de regain d'enthousiasme avant l'apparition des premières images S P O T en couleur, offrant une résolution de 20 mètres.

L'énorme base de données Landsat est d'un grand intérêt, m ê m e s'il est pro­bable qu'une bonne partie des données restera inexploitée à jamais. Lorsque l'utilisation d'ordinateurs personnels aura rendu presque banales les études de référence ou analyses de problèmes spécifiques, cette importante base de données assurera une source d'images diversifiée. Il y aura de bonnes chances qu'existe une image appropriée pour une élévation et u n azimut solaires donnés, un certain degré d'humidité du sol et d'autres facteurs, à condition que la réponse n'exige pas une meilleure résolution spatiale ou spectrale. Les bases de données devenant immenses, il est urgent d'établir des catalogues de données régionaux peu coûteux, comportant de véritables images telles que les visualisations rapides de l 'ESA. L ' E S A fournit déjà des microfiches montrant les images prises lors de plusieurs passages du satellite mais, à m o n avis, il serait beaucoup plus utile d'avoir une

microfiche mère montrant toutes les images archivées d'une scène donnée. Chaque microfiche consisterait en une jaquette en vente dans le commerce, dans laquelle on insérerait, au fur et à mesure qu'ils seraient disponibles, des néga­tifs 16 m m de visualisations rapides dans la bande 7, et qui pourraient contenir de 50 à 98 images 16 m m . Lorsqu'un utilisateur demanderait les images corres­pondant à une scène donnée, toutes les microfiches, ou uniquement les plus récentes pourraient être reproduites à très faible coût, ce qui permettrait de savoir immédia­tement ce qui est disponible dans les archives. Cette présentation et les suggestions ci-après, visant à u n découpage plus souple des données numériques, augmente­raient l'utilisation qui est faite des données, ainsi que les ventes.

S'il existe pour notre région u n nombre démesuré de données Landsat, il n'en existe pratiquement pas qui proviennent d'autres scanneurs de télédétection. Les problèmes de saisie des données augmentent avec le niveau de résolution spatiale, spectrale et de brillance. Cela était particulièrement vrai pour le R S O du satellite Seasat 1, qui avait un débit de transmission de données d'environ 10 Mbits/s. C o m m e il n'est techniquement pas possible d'enregistrer ces données à bord, il faut les radiodiffuser directement à une antenne au sol en visibilité du satellite ou les relayer jusqu'à une station réceptrice appropriée par des satellites de poursuite et de retransmission. Situées en France et en Angleterre, les antennes spéciales capables de recevoir les données thermiques H C M M et les données Seasat R S O , recueillies en survolant Israël et ses environs, étaient trop éloignées pour pouvoir recevoir les transmissions en visibilité et les données ont donc été perdues. A l'avenir, de nombreux progrès technologiques minimiseront ces lacunes, mais le fait m ê m e qu'elles existent explique l'intérêt suscité par la navette spatiale, dont les installations d'enregistrement à bord et les multiples liaisons de communication permettent habituellement d'obtenir dans le m o n d e entier des données très élabo­rées de haute résolution.

2. Abondance des données contenues dans chaque image numérique. Pas plus que le pétrole enfoui dans le sol, les informations contenues dans les données numériques ne peuvent être intégralement extraites. Ainsi que le suggère l'expression d' « ima­gerie télédétection », la plupart des résultats sont à observer sous la forme d'images. O r , si la production d'images à partir d'une base de données numériques est un exploit technologique, elle ne permet pas de donner la juste mesure de la qualité ou de la quantité des données numériques initiales. O n l'illustrera par quelques exemples. U n e scène photographique S M B dans la bande 5 ou la bande 7 donne une bonne idée de la morphologie d'une région. Cependant, la faible g a m m e dyna­mique de la photographie ne permet de montrer qu'une fraction des 64 niveaux de gris que fournit le capteur. Lorsqu'on utilise trois bandes pour élaborer une composition en fausse couleur au 1 / 250 000, les résultats sont encore plus impres­sionnants bien qu'une bande de couleur reste inutilisée. O n estime pourtant qu'une composition en fausse couleur ne restitue que 40 % des données effectivement enregistrées sur les bandes. Lorsqu'il s'agit d'images T M , qui contiennent 48 fois plus d'informations que les images S M B , la composition en fausse couleur est sans doute encore plus spectaculaire, mais le pourcentage des informations dispo­nibles qui est visualisé est encore plus faible.

A ce jour, la plupart des images de télédétection sont, pour des raisons finan­cières, étudiées ou publiées en noir et blanc. Dans un proche avenir, le progrès technologique apportera d'importants changements. L e coût d'un système gra­phique de traitement d'images avec console de visualisation en couleur capable d'afficher 1 024 x 1 024 pixels en 3 ou 4 plans couleur avec des niveaux d'intensité de 6 bits est habituellement de l'ordre de 50 000 dollars. Mais des systèmes sophis-

tiques pour micro-ordinateurs personnels pouvant afficher i 024 X 1 024 pixels et 256 couleurs simultanément et ne coûtant que 5 000 à 10 000 dollars sont en train de devenir rapidement la nouvelle norme. U n e nouvelle baisse des coûts et l'augmentation de la capacité de l'affichage graphique dépendent de plusieurs facteurs. L'infographie en couleur devrait beaucoup s'améliorer si la mise au point de grosses mémoires intégrées et de microplaquettes de processeurs graphiques se poursuit à son rythme actuel, si la demande de récepteurs pour la télédiffusion par satellite entraîne la production à bon marché de processeurs rapides au gallium arséniure, si la télédiffusion à haute résolution devient la norme et surtout si les besoins en données graphiques commerciales continuent de stimuler la mise au point de périphériques graphiques couleur à haute résolution, et notamment d'imprimantes couleur à haute résolution.

Lorsque le progrès technique permettra aux utilisateurs d'ordinateurs personnels de se pencher patiemment sur des données concernant de petites zones, pour y étudier l'humidité du sol et les types de sols, la couverture végétale et les types de roches ainsi que la classification du sol, il faudra, si l'on veut que les systèmes soient exploités de façon efficace, que les fournisseurs de données offrent un service supplémentaire, à savoir des images à haute résolution de zones restreintes sur des supports compatibles avec l'ordinateur personnel. Actuellement, une seule scène T M consiste en 6 1 6 0 x 6 1 6 0 pixels environ, chacun d'entre eux étant décrit par sept mots de 8 bits représentant l'intensité réfléchie dans sept bandes spectrales différentes, soit 266 M-octets d'information, ce qui est beaucoup trop pour un micro-ordinateur courant. Sur bande magnétique, une image T M entière de l'Agence spatiale européenne coûte environ 3 050 dollars et une image T M de la N O A A , aux États-Unis d'Amérique, 2 800 dollars. E n 1984, toutefois, la N O A A a annoncé qu'elle prévoyait de fournir, pour 100 dollars environ, des données S M B entrelacées concernant une petite partie d'une scène standard (par exemple un quadrilatère de 7 minutes et demie de côté, soit moins d'un pour cent d'une scène) sous une forme utilisable sur micro-ordinateur (disquette souple). C'est là une initiative très positive, mais il faudrait à présent diffuser l'imagerie T M dans un format analogue à faible coût. L e stockage d'une quantité accrue de données T M concernant une zone limitée (par exemple 20 x 20 k m , soit environ 4 M-octets) nécessiterait sans doute plusieurs disquettes enregistrées en haute densité ou une de ces bandes à dérouleur en continu doublant le disque rigide qui sont de plus en plus répandues. A u lieu de renoncer à des projets parce que le prix d'achat d'une scène ou de plusieurs scènes consécutives est prohibitif, le petit utilisateur pourrait acheter des scènes partielles pour un coût raisonnable, et prendre la peine de les analyser ensuite sur son ordinateur personnel. Tout un nouveau marché de l'imagerie devrait alors se développer, à mesure que les utili­sateurs acquerraient de l'expérience et obtiendraient des résultats tangibles.

3. Le facteur humain : la compétence technique. Jusqu'à présent, la majeure partie du travail de télédétection réalisé en Israël l'a été par des scientifiques à qui faisait défaut une formation théorique dans ce domaine multidisciplinaire complexe. Heureusement, leurs travaux n'en ont pas souffert car ils ont utilisé la plupart des images sous leur forme brute pour avoir du sol une vision neuve en n'effec­tuant presque pas d'analyse d'image ou de manipulation des données spectrales numériques.

A l'avenir, la situation devrait changer. Si l'analyse d'image est faite par des scientifiques équipés d'ordinateurs personnels qui étudient des zones restreintes, ils continueront sans doute à acquérir bon gré mal gré de l'expérience, c o m m e ils le font actuellement. Mais, pour des zones plus étendues, d'une scène entière ou

=3 X ¡À

o

F I G . I. Exemple de carte bathymétrique M E D M A P . Les données bathymétriques de Hall et Neev (1975) sont superposées à une image T M Landsat 4 du sud de la mer Morte, prise dans la bande 4, le 31 janvier 1983.

290

F I G . 2. Exemple de la portion de la photocarte géologique d'Israël (Bartov et Arkin, 1979) couvrant la zone de la figure 1. Des images Landsat S M B servent de carte de base. Comparer le niveau de détail fourni par le S M B avec celui du T M .

291

davantage, l'analyse d'image ne pourra être effectuée que par des institutions étrangères.

Il est peu probable qu'Israël crée dans un proche avenir son propre organisme de télédétection. Il pourrait éventuellement s'en créer un dans le cadre d'une coopération régionale. L a tragédie humaine que connaît périodiquement le Sahara oriental nécessite peut-être justement ce type de coopération. Conjuguée à une capacité régulière de télédétection et de surveillance, l'expérience israélienne dans les domaines de l'agriculture, de la zootechnie, de l'hydrologie, de la mise en valeur des terres et de la météorologie dans les environnements désertiques afri­cains permettrait d'apporter des solutions à long terme, au lieu de secours à court terme. U n e station réceptrice Landsat située dans le sud d'Israël pourrait couvrir deux fois par mois une grande partie de la zone touchée, de manière à en assurer la surveillance détaillée et à permettre des recherches appliquées relatives à tous les aspects du problème que pose la subsistance d'une population dans le Sahel. Les experts israéliens en télédétection, qui travaillent actuellement à l'étranger faute d'emplois dans ce domaine dans le pays, reviendraient probablement si un tel programme était créé.

Conclusions

U n e base de données de télédétection considérable existe déjà pour Israël mais, du fait des limites inhérentes au réseau d'antennes, il n 'y figure pas d'ensembles de données spécialisés tels que des images radar Seasat R S O ou des données thermiques H C M M . L a part des données disponibles qui a été exploitée est très faible, en raison de la tendance à se concentrer sur les premières images nouvelles, de la redondance des images ultérieures et du fait que, pour une aire aussi petite qu'Israël, la résolution spectrale et spatiale des données R B V et S M B n'est pas assez fine pour apporter des réponses précises eu égard à l'insuffisance des moyens financiers.

A u début du programme Landsat, un certain nombre d'études visant à élaborer diverses solutions à des problèmes de base ont été réalisées mais elles sont restées sans suite. O n s'est beaucoup servi de compilations à grande échelle d'images prises dans une seule bande pour étudier la trame structurale et tectonique de la région, ce qui a permis de formuler quelques hypothèses spéculatives mais poten­tiellement utiles sur la dynamique de l'écorce terrestre depuis le commencement des temps.

O n peut s'attendre, pour l'avenir, à un accroissement du pouvoir de résolution des capteurs transportés par les satellites, à une amélioration des capacités de graphie en couleur (liée à la révolution du micro-ordinateur) et à la mise sur le marché, pour un prix raisonnable, de données numériques correspondant à de petites portions des images de télédétection, en vue de leur analyse par micro­ordinateur, tous facteurs qui permettront d'exploiter plus efficacement les données. A mesure que les possibilités qu'elles offrent seront mieux connues, l'utilisation des données de télédétection se développera, mais il faut que des données partielles soient offertes à moindre prix qu'actuellement aux utilisateurs équipés de micro­ordinateurs qui travaillent sur des problèmes locaux. •

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p. 147-152. E n hébreu.

La médaille Dirac

Le Centre international de physique théorique, dont le siège est à Trieste, annonce que, pour honorer l'un des plus grands physiciens de ce siècle et l'un des plus fidèles amis du centre,

U n e médaille d'or Paul-Adrien-Maurice-Dirac

sera décernée chaque année à l'auteur de la contribution la plus importante en matière de physique théorique ; le n o m du lauréat sera annoncé le 8 août, date anniversaire de la naissance du professeur Dirac.

Le comité de sélection pour 1985 se compose de : Stig Lundqvist, Université de Göteborg Robert Marshak, Virginia Polytechnic Abdus Salam, C I P T , Trieste Julian Schwinger, Université de Californie, Los Angeles Leon V a n Hove, C E R N , Genève Steven Weinberg, Université du Texas, Austin

N . B . Le 11 novembre 1985, le centre commémorera la vie et l'œuvre d'un autre prix Nobel de physique, Alfred Kastler (1902-1984), qui a présidé le Conseil scientifique du C I P T de 1970 à 1982.

En permettant d'obtenir un nombre considérable d'informations utiles et directement lisibles pour un faible prix de revient, la télédétection est devenue un outil efficace pour l'étude de l'environnement et de ses ressources naturelles. A mesure que cette nouvelle technique trouvera des applications dans des domaines de plus en plus nombreux de l'activité humaine, son rôle prendra une importance croissante dans les efforts que nous faisons pour connaître les caractéristiques de notre planète et corriger nos erreurs vis-à-vis de l'environnement. Un spécialiste chinois examine en détail un certain nombre de ces applications dans son pays.

La télédétection, un outil extrêmement efficace pour étudier l'environnement de notre planète

Yang Guangqin

Diplômé de la Faculté de physique de l'Université de Qinghua (1951), l'auteur a une expérience de plus de trente années dans le domaine de l'exploration géophysique. Géophysicien expérimenté, il est maintenant ingénieur en chef au Bureau d'études géophysiques et géochimiques du Ministère de la géologie et des ressources minières (le Centre de télédétection appliquée à la géologie est un organisme de ce bureau). Yang Guangqing est également président de la Commission de télédétection géologique de la Société chinoise de géologie. En avril 1984, il a accueilli de nombreux collègues étrangers lors d'un séminaire international sur la télédétection organisé à Beijing en coopération avec les Nations Unies. Actuellement, des spécialistes chinois étudient et construisent leur propre matériel de télédétection et l'équipement d'interprétation pour des applications à la géologie et à d'autres domaines. Son adresse : Bureau of Geophysical and Geochemical Exploration, Ministry of Geology and Mineral Resources, 64 Funei Dajie, Xisi, Beijing (République populaire de Chine).

Où se trouve la Grande Muraille ?

| Tout voyageur qui se rend en Chine souhaite contempler la vision majestueuse O de la Grande Muraille, l'une des merveilles de la civilisation. D u haut de cette £P Grande Muraille, tout Chinois ressent un profond sentiment de fierté en pensant ¡2 au travail et à l'ingéniosité de ses ancêtres, qui ont réussi à transporter d'énormes

quantités de briques et de pierres en haut de pentes abruptes et à construire, avec les moyens techniques très rudimentaires dont ils disposaient il y a quelques milliers d'années, cet ensemble imposant et puissant de fortifications militaires.

Récemment , les activités du mouvement « Aimons notre pays et reconstruisons la Grande Muraille », lancé à l'initiative de la population de Beijing, ont rencontré un accueil enthousiaste de la part des Chinois résidant à l'étranger et d'autres amis dans le m o n d e entier, ainsi que de la part de la grande masse de notre peuple.

Certains petits royaumes de Chine avaient entrepris la construction de la muraille dès le viie siècle avant J . - C . à des fins défensives. E n 221 avant J . - C . et lors de l'unification de la Chine sous la dynastie Qin, 300 000 soldats commandés par des officiers de haut grade, ainsi que des miniers de travailleurs civils, furent chargés d'aller raccorder et prolonger les segments de muraille déjà édifiés par les différents royaumes. L a dynastie M i n g , il y a environ cinq cents ans, vit l'achèvement d'une muraille s'étendant sur une longueur de 6 300 k m . C'est elle qui, pour l'essentiel, constitue la Grande Muraille que nous contemplons aujourd'hui.

Des documents historiques montrent que la longueur totale des segments de la Grande Muraille construits sous les diverses dynasties atteindrait 50000 k m , mais très peu d'entre eux sont aujourd'hui suffisamment bien conservés ou suffi­samment restaurés pour pouvoir être ouverts aux touristes. L a Muraille telle qu'elle existe aujourd'hui s'étend sur plusieurs milliers de kilomètres, du col de Jiayu dans la province de Gansu jusqu'à la province orientale de Liaoning, en passant par le col de Shanhai dans la province de Hebei.

L a Grande Muraille reste pour la plus grande partie inconnue, ne serait-ce que parce qu'il n'en apparaît que des fragments sur la plupart des cartes. E n raison de son caractère d'ancien ouvrage défensif, en effet, ses différentes sections ont généralement été construites sur des crêtes, ou en des lieux dangereux ou des emplacements stratégiques. L'accès qui permettrait son étude directe en est donc difficile, car les vestiges sont souvent interrompus par de hautes montagnes et des ravins profonds qui rendent presque impossible un repérage précis des traces.

E n étudiant et en analysant les images en infrarouge couleur prises à une alti­tude de 10 000 mètres (au m o y e n de techniques de télédétection aérienne intégrée) dans la région de Beijing, il a été possible de « raccorder » les différentes sections connues de la Muraille et de distinguer cinq stades de construction différents d'après le degré de dégradation. Dans les montagnes du Jundu (voir fig. 1), on a observé jusqu'à cinq murailles disposées presque parallèlement. Ces vestiges témoignent peut-être de l'ingéniosité des constructeurs qui ont voulu donner de la profondeur à un système défensif, mais il est possible aussi que ce soient les restes de remparts édifiés sous différentes dynasties. Ainsi, la télédétection, complétée par des études limitées sur le terrain, permettra sans doute de déter­miner la configuration générale de la Grande Muraille, le nombre d'étapes de sa construction, la longueur totale des différentes sections, le nombre de tours, de parapets crénelés et de passages, ainsi que le degré de dégradation de chaque section. Naturellement, elle devrait permettre en outre d'étudier la conception d'ensemble de l'ouvrage et les modifications qui lui ont été apportées au cours de l'histoire. Grâce à ces études effectuées par la méthode de la télédétection, une profusion de données fondamentales devraient donc pouvoir être mises à la dis-

F I G . I. État actuel de la Grande Muraille, près de Beijing, tel qu'il apparaît sur une photographie aérienne originale en fausse couleur. Légende : I. Conservation totale ; II. Presque totale ; III. Sections présentant des spectres de Brocken ; IV. Sections présentant des spectres de Brocken sur toute la longueur ; V . Masses résiduelles. U n spectre de Brocken est un phénomène optique tendant à déformer les ombres au sol lorsqu'elles sont observées d'un avion ou du sommet d'une montagne. (Document obligeamment communiqué par G u Wei , Centre de télédétection appliquée à la géologie, Ministère de la géologie et des ressources minérales.)

position des historiens, des archéologues et des géographes, ainsi que de tous ceux qui s'occupent de la conservation des m o n u m e n t s et de la promotion du tourisme. L'étude de la Grande Muraille ouvre un nouveau domaine de recherche d'une ampleur considérable.

Établissement d'une carte géologique du « Toit du monde »

L'exploration géologique du plateau de Qinghai-Xizang, c o m m u n é m e n t désigné sous le n o m de « Toit du m o n d e », demande en général de longues heures d'ascen­sion en raison du caractère accidenté du terrain et de l'altitude élevée de ce plateau. Malgré le travail considérable déjà réalisé, de vastes étendues de territoire restent encore inexplorées, auxquelles correspondent des blancs sur les cartes. Les cartes géologiques établies d'après l'interprétation des données transmises par Landsat ont permis de réduire les études complémentaires sur le terrain à de simples vérifications limitées, le long d'itinéraires donnés. Il en est résulté une accélération de la recherche géologique, une diminution de ses coûts et une amélioration de la qualité de la cartographie.

L a figure 2 représente une partie de la carte géologique des monts de l 'Hima­laya et du Gangdisi. Les cartes de ce type, de m ê m e que les cartes de géologie tectonique, de géomorphologie et géologie quaternaire et d'hydrologie constituent les instruments de base pour l'étude de l'environnement et de ses ressources. L a télédétection par satellite joue u n rôle d'une importance analogue pour l'éta­blissement de cartes géologiques plus détaillées (échelles de 1 / 1 0 0 0 ooo, 1 / 200 000), et elle est maintenant considérée c o m m e un m o y e n et une méthode indispensables. 297

F I G . 2. Carte géologique (partielle) du plateau de Qinhai-Xizang, établie à partir de données de télédétection obtenues par l'Institut géologique du plateau, Académie chinoise des sciences géologiques. L a zone représentée est la région de Sangren, reproduite à l'échelle de I / i 500 000.

Étude des ressources en eau

L a plaine de Chengdu, dans la province chinoise du Sichuan, est connue depuis longtemps c o m m e le grenier du Pays d'Abondance à cause de la fertilité de son sol et de la douceur de son climat. L'exploitation des ressources en eau constitue donc un problème d'une importance capitale pour cette région. L a célèbre installa­tion de retenue des eaux qui comprend notamment le barrage de Dujiang — conçu et construit il y a deux mille ans par Libing et son fils, sous la dynastie H a n — est encore en service ; par sa conception parfaitement adaptée aux conditions locales, cette réalisation attire les visiteurs par milliers. L à encore, la télédétection s'est montrée efficace pour l'analyse hydrologique rapide d'un territoire entier.

C o m m e le savent les géologues, Landsat est sensible à l'humidité contenue dans les objets au sol et utilise un ordinateur pour le traitement d'amélioration d'image et la classification automatique des données. E n tenant compte de la « réalité de terrain », on a distingué cinq zones, selon l'abondance des ressources en eau, aussi bien de surface que souterraines, et les possibilités d'exploitation de ces ressources. O n a également procédé à une estimation du volume total des ressources en eau exploitables pour la totalité de la plaine, cette estimation constituant l'un des éléments déterminants (voir fig. 3).

Les résultats obtenus en quelques mois par l'application des données de télé­détection à u n travail pratique peuvent être l'équivalent de ceux de plusieurs années d'un dur travail selon des méthodes traditionnelles. L a télédétection devrait ainsi se révéler très efficace si son utilisation est développée.

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FlG. 3. Carte hydrogéologique de la plaine de Ghengu d'après des images de Landsat interprétées par H e Shangrong, de l'Institut de recherches scientifiques du Bureau de géologie et des ressources minérales du Sichuan.

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Le choix de la technique la mieux adaptée

Différentes bandes de longueurs d'ondes du spectre électromagnétique ont été jusqu'ici utilisées pour la télédétection. Les bandes généralement utilisées sont principalement (voir fig. 4) : l'ultraviolet ( U V ) , le spectre visible, l'infrarouge (IR) photographique, le proche infrarouge, l'infrarouge thermique et diverses bandes dans la g a m m e des micro-ondes. L e système de télédétection le plus ancien et le plus couramment utilisé est la photographie, dans laquelle on capte l'énergie lumineuse solaire réfléchie par les objets dans les bandes proches de l'ultra­violet, du spectre visible et de l'infrarouge photographique, qui forme une image sur une pellicule photosensible.

Longueur d'onde

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30 nm

0,3 nm

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0,3 cm

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Bande

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Bande de la télédétection

Photographique IR proche

IR thermique

Radar

F I G . 4. Bandes du spectre électromagnétique utilisées en télédétection.

O n peut prendre des photographies de quatre types différents — noir et blanc, couleur, infrarouge noir et blanc, et infrarouge couleur ou « fausse couleur » — en utilisant différents films et différentes combinaisons de filtres. Des appareils photographiques spéciaux, opérant simultanément dans plusieurs bandes spec­trales, peuvent prendre des photographies multibandes. Pour l'IR et l ' U V exté­rieurs à la bande photographique, on utilise des composants sensibles spéciaux pour former des images par le procédé du balayage scannage. Dans tous ces cas, l'image résulte de la détection d'un objet qui réfléchit naturellement de l'énergie lumineuse ou émet naturellement un rayonnement d'énergie lumineuse : ces systèmes, dits de télédétection passive, comprennent les scanneurs infrarouge et multispectraux ou multibandes (1RS, M S S ) * .

O n peut aussi utiliser la bande des micro-ondes. Pour cela, on émet un faisceau d'ondes électromagnétiques, et c'est l'énergie renvoyée par l'objet à détecter qui est captée pour former l'image. L e radar aéroporté à visée latérale et le radar à synthèse d'ouverture ( S L A R , S A R ) sont des exemples de tels systèmes de télé­détection active, c o m m e l'est également le système laser à fluorescence mis au

300

* L e lecteur intéressé par cette question peut se reporter à l'ouvrage d'introduction intitulé Remote sensing and image interpretation, de T . M . Lillesand et R . W . Kiefer, N e w York, John Wiley & Sons, 1979. ( N D L R . )

point récemment, qui émet u n faisceau laser et reçoit des signaux fluorescents. Dans ce cas, chaque bande du spectre révèle u n aspect de l'image de l'objet en

fonction de sa sensibilité propre, différente de celle des autres bandes. C'est ainsi que l'IR photographique et le proche IR, très sensibles à l'humidité et à la chlo­rophylle, sont généralement utilisés dans les recherches intéressant l'hydrogéo-logie et l'agrosylviculture. L ' I R thermique, qui permet de détecter la température de surface des objets au sol, est utilisé pour les études de rayonnement thermique. U n e partie de la région du proche IR est sensible aux groupes hydroxyles ( O H ) et elle est utile en recherche géologique pour signaler la présence de roches argi­leuses et les zones modifiées par la présence d'eaux thermales. L a bande des micro­ondes, étant sensible aux irrégularités du sol et aux accidents du relief ainsi qu'à la teneur en eau des objets au sol, peut être utile dans certains cas particuliers ; elle peut être utilisée par n'importe quel temps, m ê m e en présence d'une couver­ture nuageuse dans le ciel.

O n constate qu'en télédétection, le c h a m p total de visée (« largeur de couloir ») et la résolution (finesse des détails) sont des éléments antinomiques, bien que l'un et l'autre se soient grandement améliorés. E n conséquence, on peut classer l'observation selon trois niveaux d'efficacité : la télédétection à partir d'un satellite ou d'un véhicule spatial en orbite à plusieurs centaines de kilomètres de la Terre ; la télédétection à haute altitude, c'est-à-dire à une altitude d'au moins io ooo mètres ; la télédétection aérienne opérant à quelques milliers de mètres au-dessus du sol.

Cet effet d' « escalier » aide à définir les paramètres exacts nécessaires pour u n système de télédétection stéréoscopique.

Importance de la saison

U n e fois qu'un satellite est lancé, il peut fonctionner durant de nombreuses années. Pendant une période de temps donnée, il permettra de recueillir en abondance des renseignements concernant une zone précise à différentes époques ou selon u n cycle d'intervalle de temps donné, par exemple dix-huit jours dans le cas de Landsat. Pour déterminer le cycle le plus favorable, on notera, dans le cas d'études relatives à l'agriculture et à la sylviculture, par exemple, qu'il est souhaitable de recueillir les données en été, quand le feuillage est épais et dense. S'il s'agit de recherches relatives aux conditions du sous-sol, il est préférable de rassembler les données en automne et en hiver, lorsque les feuilles sont tombées. O n peut également étudier les différences entre deux images du m ê m e lieu prises à des dates différentes, par exemple les modifications du tracé des rives d'un fleuve, les conséquences de catastrophes naturelles telles que des inondations ou des périodes de sécheresse prolongées. D a n s le cas de la télédétection aérienne, il importe de choisir la meilleure saison pour obtenir des images de bonne qualité, puis de comparer soigneusement les images aériennes prises au cours d'années différentes.

O n voit ainsi aisément que le choix judicieux des techniques de télédétection — c'est-à-dire la sélection de largeur de bandes appropriées (ou, plus précisément, de capteurs adaptés aux bandes en cause) ainsi que de niveaux d'observation et de cycles de télédétection qui conviennent — permettra, par une combinaison ration­nelle de ces éléments décisifs, de résoudre le problème considéré et d'obtenir les résultats les plus économiques.

Aider à accroître la production de blé

f Les recherches en agrosylviculture sont u n domaine dans lequel la télédétection £j trouve certaines de ses applications les plus fructueuses. C'est ainsi que les données e>o transmises par Landsat sont généralement utilisées pour évaluer la production j* de vastes territoires. Ces données sont cependant trop approximatives pour étudier

une zone aussi vaste qu'un district ou une province, d'une superficie de plusieurs centaines ou de plusieurs milliers de kilomètres carrés.

Des images en infrarouge couleur prises dans la région de Beijing à partir d'un avion volant à haute altitude au début de l'hiver font apparaître nettement, par exemple, la croissance des jeunes plants de blé dans la phase du tallage (lorsque les tiges adventices poussent au niveau du sol). Par suite, on peut classer les cultures de blé en trois catégories d'après les caractéristiques de leur image. L a première compte plus d'un million de plants par mu (unité de surface équivalant à moins d'i/io d'hectare) ; la seconde, entre 500 000 et 1 000 000 ; la troisième, moins de 500 000. O n peut également calculer la superficie totale des cultures de chacune de ces catégories.

Des contrôles sélectifs effectués sur 85 parcelles cultivées différentes font res­sortir une erreur d'environ 1,5 % dans l'estimation des rendements et d'environ 2 % dans l'estimation des superficies, ce qui montre que la télédétection peut se révéler très efficace pour fournir en temps utile des indications permettant d'orienter la gestion des cultures et d'évaluer la production. Les opérations en question ont demandé environ 40 hommes/jours de travail pour des plantations de blé d'une superficie totale de 230 000 mu (environ 20 000 hectares) réparties sur u n terri­toire de 6 000 k m a . C e travail a été exécuté par M a H a n m i n et ses collègues du Centre d'études par télédétection aérienne de Beijing.

La prospection géologique indirecte

Les affleurements des gisements minéraux solides sont généralement de dimension réduite et souvent masqués par différents matériaux étrangers. L a prospection fait appel dans une mesure croissante à la technologie de la télédétection que les géologues, après plusieurs années d'expérience pratique, ont orientée vers l'ana­lyse des conditions géologiques. Cette analyse s'applique au contrôle des gisements, à leur localisation et à la recherche de zones potentiellement associées à des veines de minéraux. E n d'autres termes, au lieu de chercher directement les gisements, les spécialistes recherchent des signes indirects de la présence de minéraux.

L a figure 5 est u n schéma tracé d'après une photographie originale en noir et blanc qui montre des tourbières découvertes dans le bassin du fleuve San Jiang dans la province du Heilongjiang. Les environnements favorables à la formation de tourbe sont les lacs, les marécages ou les lits d'anciens cours d'eau qui ont connu une longue période d'affaissement, de sorte que la présence de tourbe est toujours associée à la croissance de bryophytes filamenteuses (les bryophytes sont u n embranchement d'un groupe de végétaux de petite taille comprenant les mousses et les hépatiques).

Les bryophytes sont fixées au sol par des racines faites de filaments des rhizoïdes, qui aident la couverture végétale à maintenir une grande partie de l'humidité dans le sol pendant la saison sèche.

Sur les photographies aériennes de ces régions on peut observer des taches de tonalité uniformément sombres qui permettent de distinguer aisément les zones marécageuses sans gisements de tourbe des autres zones. C'est ainsi qu'un géo­logue a p u , à lui seul, mener à bien l'interprétation de 15 000 k m 2 en l'espace

F I G . 5. Schéma établi d'après une photographie d'une partie de la province du Heilongjiang montrant : I. Des terrains marécageux contenant des gisements de tourbe ; II. Les limites du lit d'un ancien cours d'eau ; III. Des terrains marécageux sans tourbière. Document obligeamment communiqué par Li Diankui, du Centre de télédétection appliquée à la géologie, Bureau de géologie et des ressources minérales du Heilongjiang.

d'un mois, et conjecturer de cette manière l'existence de trois gisements de tourbe distincts. Après des forages d'essai, l'importance de ces gisements s'est révélée correspondre parfaitement aux prévisions, les réserves ainsi découvertes se montant à plus de 1,6 million de tonnes.

La prévision des catastrophes géologiques

U n extraordinaire glissement de terrain s'est produit le 7 mars 1983 dans la région de la montagne Sa'le du district autonome de Dongxiang dans la province du Gansu. E n quelques secondes, d'énormes masses rocheuses détachées de la m o n ­tagne dévalèrent le long des pentes pour s'écraser en contrebas. C e glissement de terrain a complètement enseveli trois villages : population, bétail, école et autres bâtiments publics. L e nombre des morts s'est élevé à 237, celui des blessés à 22 et 3 000 mu de terres ont été dévastés. Les routes furent coupées, le cours des rivières fut bloqué et le réservoir d'un barrage fut littéralement comblé. C e fut une catastrophe d'une exceptionnelle gravité, c o m m e il s'en produit rarement dans l'histoire (fig. 6).

L e lendemain, l'Armée de l'air, envoyée en mission photographique, prit des vues aériennes en noir et blanc et le Ministère de la géologie et des ressources minérales dépêcha sur place des techniciens pour faire une étude sur le terrain ; par la suite, dans le courant de l'été, le Ministère organisa une mission photo­graphique aérienne pour prendre des photos en infrarouge destinées à permettre une étude plus systématique. E n combinant ces résultats avec des données de télé­détection obtenues par satellite (par scanneur multibande et caméra électronique vidéo, ou R B V ) et des photographies aériennes prises les années précédentes, on procéda à des études macroscopiques et microscopiques de la structure des failles,

F I G . 6. Photographie aérienne en noir et blanc de la montagne Sa'le, prise le 28 juin 1984 par Li Jinhuan du Centre des techniques de télédétection du Bureau de géologie et des ressources minérales du Gansu. A , front principal du glissement de terrain ; B , A - B , sens du glissement ; C , structure en d ô m e ; D , langue ou avancée extrême du glissement. Echelle 1 /24 000.

des failles actives, et de la répartition et de l'activité de glissements de terrain antérieurs. O n aboutit ainsi à des suggestions concernant le mécanisme qui, pensait-on, avait déclenché le glissement de ce terrain de Dongxiang et l'on accorda une attention particulière à certaines zones dangereuses où de nouveaux phénomènes de ce genre étaient prévisibles. Tous ces résultats devaient aider les responsables à prendre des mesures mieux adaptées dans le cas d'un autre désastre et à diminuer les d o m m a g e s et les pertes qu'il pourrait entraîner.

L a prévision des catastrophes géologiques et l'estimation de la stabilité des sols sont indispensables pour choisir les sites où seront implantées des installations technologiques importantes : voies ferrées, ponts, centrales électriques, etc. Afin de pouvoir construire l'usine hydro-électrique Er T a n à Yalongjiang (dans le Sichuan), par exemple, l'Institut de géographie de l'Académie des sciences de Chengdu a répertorié plus de 100 glissements de terrain importants — chacun d'une surface supérieure à 100 000 m 2 — par l'interprétation d'images aériennes en infrarouge couleur. C e travail de laboratoire dura une année et des travaux complémentaires montrèrent que la précision de l'interprétation était supérieure à 85 %. Les techniciens de l'institut axèrent leurs travaux sur l'étude des carac­téristiques des glissements de terrain, des conditions de leur formation, des ten­dances évolutives et des effets des glissements de terrain sur les réservoirs des barrages. Leurs travaux fournirent des données fiables, selon W a n g Zih.ua et ses collègues, pour l'étude de faisabilité de la construction de cette usine hydro­électrique.

304

Les effets magiques de la télédétection par scannage en infrarouge thermique

Les images obtenues par scannage dans l'infrarouge thermique traduisent la température de surface et le coefficient de rayonnement des objets au sol. Des instruments modernes ayant un pouvoir de résolution de 0,1 °C peuvent être utilisés pour une large g a m m e d'applications, par exemple pour déterminer la distribution des températures à la surface d'un réservoir de refroidissement. Dans ce cas, l'eau du circuit de refroidissement se déverse dans le réservoir où elle se refroidit naturellement, puis elle est renvoyée dans le circuit de l'usine c o m m e liquide de refroidissement. N o u s savons qu'une grande partie de l'eau du réservoir ne sert pas directement au refroidissement, de sorte que, après étude approfondie, il est apparu que le m ê m e réservoir pouvait remplir le rôle de deux en modifiant simplement les passages d'arrivée de l'eau dans le bassin de stockage et de renvoi dans le circuit. Cette technique est d'une importance capitale pour l'accroissement de la capacité du générateur.

Le coefficient de rayonnement d'une nappe de pétrole répandue à la surface de l'eau est inférieur à celui de l'eau elle-même, ce qui se manifestera sur les images par une plage anormalement froide par rapport à l'eau environnante. N o u s savons que la pollution par les hydrocarbures est souvent provoquée par le dégazage des soutes d'un pétrolier, opération qui est interdite. L a figure 7 représente une nappe de pétrole due à une opération de ce genre et détectée par scannage aérien en infra­rouge thermique, procédure de contrôle utilisée au-dessus de différents ports. Dans le cas de la figure 7, les propriétaires du pétrolier reconnurent leur infraction et se virent infliger une amende.

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FlG. 7. U n pétrolier est responsable du déversement de produits polluants (A) qui sont détectés par la technique de l'infrarouge sur le fleuve H u a n g p u . L e traitement de l'image a été effectué par W a n g Zhimin du Centre de télédétection appliquée à la géologie. 305

a D e l'eau chaude provenant du circuit de refroidissement de la centrale de g¡ Wangting, dans la province du Jiangsu, avait causé une pollution thermique dans « les rivières et les exploitations agricole situées à proximité. Les jeunes plants

O pourrissaient, les poissons et les coquillages mouraient. Les fermiers qui avaient £P subi les conséquences de cette pollution réclamaient un dédommagement de j2 380 000 yuan représentant la valeur de la production de 9 500 m u . U n e étude aérienne

par scannage à l'infrarouge thermique révéla que la zone affectée par cette pollution ne représentait que 3 152 m u , ce qui ne justifiait qu'une indemnité de 126 000 yuan. O n a ici un exemple de la manière dont la télédétection peut être utilisée, scienti­fiquement et objectivement, pour régler u n litige.

Conclusions

L a télédétection est une technologie d'une grande vitalité. O n peut espérer que de nouveaux progrès seront réalisés dans les dix à vingt prochaines années, non seulement par des perfectionnements apportés à cette technologie, mais également par l'élargissement de ses domaines d'application. D e nouveaux satellites doivent être lancés, en particulier le satellite français S P O T , dont la résolution au sol est de 10 mètres et qui, d'après le programme prévu, commencera d'être opérationnel lorsque cet article paraîtra.

Essayer, dans u n article aussi court que celui-ci, de dresser u n inventaire des applications de la télédétection ne peut qu'en donner une idée incomplète. Dans le contexte de l'activité professionnelle de l'auteur, ces applications comprennent une large utilisation de cette technologie pour l'établissement de cartes géologiques, pour la géotectonique, la géomorphologie, l'étude des sols et l'hydrogéologie — sans oublier les nombreuses applications en agriculture et en sylviculture, en élevage, en géographie et en aménagement urbain, en archéologie et en cosmologie.

L'expérience de la Chine, pays du Tiers M o n d e , permet de tirer les enseigne­ments suivants, qui sont probablement applicables dans d'autres pays :

Il convient d'attacher la plus grande importance à l'efficacité économique et sociale des possibilités d'application pratique. Il est essentiel de choisir des méthodes et des techniques adaptées aux besoins et aux conditions d u pays considéré. Ces méthodes et ces techniques ne doivent pas être nécessairement parmi les plus avancées pour donner des résultats profitables. Les méthodes visuelles traditionnelles peuvent se révéler aussi bonnes, dans certains cas, que le traitement par ordinateur d'images numérisées.

L a télédétection fournissant des données intégrées, c'est en l'utilisant d'une manière intégrée qu'on obtient les meilleurs résultats. Plusieurs des exemples mentionnés ci-dessus proviennent du projet de recherche intégrée par télédétec­tion aérienne de Beijing, patronné conjointement par le Ministère de la géologie et des ressources minérales, le Ministère de la construction urbaine et rurale et de la protection de l'environnement et la Municipalité de Beijing. C e projet, comportant trente missions et sujets de recherche, a servi à des usages aussi variés que l'établissement de cartes géodésiques de base et de cartes géographiques inter­prétées pour la planification de l'utilisation des sols et pour celle de la construction urbaine, pour des recherches en agrosylviculture, pour l'évaluation de la production agricole, pour des recherches en vue de constructions de génie civil, pour des relevés géologiques, pour la prospection minière, archéologique ou culturelle et pour le tourisme. Il semble souhaitable d'établir, sur la base des données de la télédétection, des cartes aussi bien statistiques que thématiques, en fonction des différents types de besoins.

U n e interprétation complète devrait reposer sur une intégration de plusieurs

o

méthodes (par exemple l'exploration géologique, géophysique et géochimique), ö « ainsi que sur des informations recueillies sur place et sur des données statistiques. ¡g J5 Les organismes intéressés devraient se mobiliser pour tirer le profit maximal des £¡ &

résultats de la télédétection dans leur domaine d'intérêt. L a télédétection étant en soi une forme de donnée, elle possède ses propres limites ; il en est de m ê m e de ses oj utilisateurs (qui ne peuvent pas être versés dans tous les domaines), ce qui rend <g "O l'intégration indispensable. % g

L a coopération et l'échange technologiques entre les pays doivent être renforcés. _. § L a technologie de la télédétection et ses applications font des progrès, de sorte que g § les échanges d'expériences et d'enseignements peuvent compenser les insuffisances c .U qui apparaissent ça et là. Il s'agit de techniques particulièrement adaptées aux «g projets de la plus grande envergure, fût-elle mondiale, et le souci d'égalité entre .g^-1

les nations et d'avantage mutuel devrait inciter à une très large coopération. u -Ü *& *~* *4> MU

Remerciements ^ £ « 2

Les informations utilisées pour rédiger cet article ont été fournies par différents organismes et différentes personnalités, ou sont tirées d'articles non encore publiés auxquels le lecteur pourra se reporter le m o m e n t venu.

L'auteur adresse ses remerciements à tous ceux qui lui ont fourni des informa­tions, et plus particulièrement aux personnes suivantes, pour les précieux conseils qu'elles lui ont donnés : l'ingénieur en chef Zeng Chaoming et l'ingénieur en chef adjoint T a n Xiapo, du Centre de télédétection appliquée à la géologie, au Ministère de la géologie et des ressources minérales ; Shen Chenru, rédacteur en chef de l'édition chinoise de la revue Impact : science et société, ainsi que L u Linsheng et Yin Shujie, qui ont aidé l'auteur à traduire en anglais le texte original chinois. •

307

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Les mêmes satellites à défilement qui sont utilisés, notamment par télédétection, pour l'observation de phénomènes à la surface de la planète servent de plus en plus de cadre à des expériences de bioastronautique. Dans le présent article, une spécialiste ukrainienne expose les résultats de recherches botaniques spécialisées menées dans l'espace; elle montre comment une meilleure connaissance de la croissance et du développement des végétaux en apesanteur peut aider les biologistes à poursuivre leurs expériences et leurs études dans un domaine de recherche entièrement nouveau.

La croissance végétale en apesanteur : une nouvelle dimension de la télédétection

E. L. Kordyum

Elisabeth Lvovna Kordyum est née en 1931. Elle est diplômée de la Faculté de biologie T. G . Tchentchenko de l'Université d'État de Kiev. Botaniste titulaire d'un doctorat en biologie, l'auteur est actuellement chef du département de cytologie, de biologie cosmique et gravitationnelle, et de botanique évolutive. Elisabeth Kordyum a publié 150 ouvrages ou articles scientifiques. Son adresse est la suivante : Institute of Botany, 2 Ul. Repin, Kiev 4 (RSS de Biélorussie).

I Le problème >-.

o N o u s entendons souvent parler des expériences uniques en leur genre, irréalisables sur la Terre, qu'il est possible d'effectuer à bord d'un vaisseau spatial en vol orbital et qui permettent d'étudier l'influence de la pesanteur sur l'évolution des

w êtres vivants. C'est ainsi qu'est née une nouvelle branche de la biologie, la biologie spatiale ou bioastronautique, au sein de laquelle la botanique spatiale prend depuis quelques dizaines d'années u n grand essor. Cette nouvelle discipline permet de répondre à certaines interrogations concernant la croissance et le développement des végétaux dans les conditions d'un vol spatial réel. O n pourrait dire qu'il s'agit d'une sorte de télédétection à l'envers et nous aborderons ici les aspects tant théoriques que pratiques de ce nouveau domaine de la connaissance.

N o u s savons que les formes et les fonctions des organismes vivants sont liées à la pesanteur. U n e étude approfondie du rôle de la gravitation* n'aurait p u être entreprise avant l'avènement de l'ère spatiale, parce qu'il est impossible de créer des conditions d'apesanteur sur la Terre pendant une durée prolongée. O r les effets biologiques de la pesanteur seraient plus faciles à comprendre si ce facteur présentait la m ê m e variabilité que d'autres caractéristiques environnementales.

Tout d'abord, la possibilité de mener des expériences biologiques offre aux bota­nistes de diverses spécialisations — biochimie, physiologie, cytologie, embryologie et génétique — l'occasion d'utiliser ce nouveau facteur qu'est l'apesanteur pour étudier à fond le rôle de la gravitation dans les processus vitaux et l'évolution des végétaux. L a connaissance de divers aspects de la gravitation et de l'apesanteur et de leurs effets sur les êtres vivants, y compris les végétaux, est nécessaire pour résoudre certains problèmes de biologie générale, par exemple pour élucider les mécanismes de production de l'information génétique dans l'ontogenèse — ou développement biologique — notamment dans les processus de morphogenèse et de différenciation cellulaire et pour déterminer quelles sont les diverses réponses normales des cellules et des organismes à des effets extrêmes. Il est particulièrement urgent d'acquérir ces connaissances pour pouvoir prédire les possibilités de vie d'adaptation d'individus et de populations en apesanteur et le sens de l'évolution dans u n c h a m p de pesanteur modifié.

E n second lieu les plantes vertes, qui absorbent le gaz carbonique, régénèrent l'oxygène et sont la source de diverses substances essentielles à l'organisme humain , constituent u n élément indispensable des équipements de vie biologiques prévus pour les vols spatiaux habités. D'ailleurs, il ne faut pas oublier que, de temps immémorial, l ' h o m m e a vécu et travaillé dans un milieu naturel. C'est pourquoi, dans l'ère industrielle où nous vivons, nous ressentons le besoin d'avoir des plantes vertes à l'usine ou un vase de fleurs à côté de notre microscope électronique. Il va donc sans dire que, dans le m o n d e clos d'un vaisseau spatial en vol de longue durée, où les astronautes passent des semaines confinés entre les m ê m e s parois, devant les m ê m e s tableaux de bord et dans le bruit des appareils, la présence de feuilles vertes et de fleurs qui leur rappellent la verdure de la Terre est d'une importance capitale.

* La pesanteur est le caractère de ce qui a un poids en vertu de l'application de la force d'attraction de la Terre aux corps matériels qui s'y trouvent. La gravitation désigne le phénomène universel des forces gravitationnelles exercées ou subies par tous les

310 corps célestes. ( N D L R . )

U n e voie de recherche '¿ g 3-S

&T3 Mais il est impossible de faire pousser des plantes dans l'espace si l'on ne connaît pas avec précision l'effet quantitatif et qualitatif des facteurs liés au vol spatial S 33 — l'apesanteur en tout premier lieu — sur la croissance et le développement des rt *£ végétaux inférieurs et supérieurs. C'est à partir des résultats théoriques obtenus u — en botanique spatiale qu 'on peut prédire le bon fonctionnement de la composante ~a • 3 -S

c autotrophe, ou autonome, des équipements de vie biologiques et mettre au point ~ä.o de nouvelles techniques de culture des végétaux à bord des véhicules spatiaux. > g C'est pourquoi la question soulevée il y a une dizaine d'années — celle de savoir g J si les végétaux peuvent croître et prospérer dans les conditions d ' un vol spatial — S "̂ demeure d 'une grande importance sur le plan théorique c o m m e sur le plan pratique. g 75

Grâce à la mise eu point de cultivateurs spéciaux et à l'élaboration d ' u n système ^ g " a 5 W

d'analyse permettant d'estimer l'importance de l'effet des facteurs liés au vol spatial <-* a

sur les organismes végétaux, notre pays a m e n é une série d'expériences de bioastro- g nautique concernant la croissance de végétaux à bord de sondes orbitales et d'autres engins spatiaux. L a question d u degré de spécialisation (ou de réaction) par rapport à la gravitation étant de la plus haute importance pour élucider les effets de l'ape­santeur sur les organismes, o n a utilisé pour ces expériences des végétaux de dif­férents niveaux d'organisation : des algues et des champignons, représentant les végétaux inférieurs, et des fougères aquatiques et des angiospermes (ou plantes à fleurs) pour les espèces supérieures.

D e s cultures de cellules et de tissus ont également été étudiées. L'absence, dans ces cultures, des corrélations existant dans u n organisme et leur caractère toti­potent (aptitude d 'une partie à se développer en u n organisme entier) en font de bons modèles pour l'étude des processus de croissance et de morphogenèse. D e s recherches ont été menées au niveau de la cellule, d u tissu, de l'organisme et de la population. R é c e m m e n t , l'utilisation d u microscope électronique pour estimer l'effet des facteurs liés au vol spatial sur la reproduction, la différenciation et le fonctionnement des cellules dans des organismes physiologiquement actifs au cours d u vol a donné de bons modèles pour l'étude des processus de croissance et de morphogenèse.

R é c e m m e n t , l'utilisation d u microscope électronique pour estimer l'effet des facteurs liés au vol spatial sur la reproduction, la différenciation, et le fonctionne­m e n t des cellules dans des organismes physiologiquement actifs au cours d u vol a donné de bons résultats. O n a également utilisé des méthodes d'investigation physiologiques, biochimiques, biophysiques, cytogénétiques et génétiques.

Les particularités de l'organisation « ultrastructurale » des organites cellulaires permettent d'estimer dans une certaine mesure leur état fonctionnel et, partant, l'intensité et la nature des processus métaboliques dont la cellule est le siège. L'ultrastructure est l'organisation physicochimique invisible d u protoplasme.

« Chlorella », « Funaria hygrometrica » et « Azolla pinnata »

L a chlorelle (Chrorella), algue verte unicellulaire facile à cultiver sur des milieux nutritifs de composition diverse, est u n véritable vétéran de l'espace. L e m o d e de reproduction de la chlorelle est végétatif : il se forme généralement dans la cellule mère de 4 à 16 autospores, qui commencent à croître après l'avoir quittée. L e cycle de développement de cette algue est court, de sorte que plusieurs générations peuvent se succéder en l'espace de quelques jours. Les expériences portant sur la seule chlorelle ont montré que les effets biologiques d u vol spatial s'accentuent à mesure que l'expérience se prolonge. 311

| A u cours d'expériences ne dépassant pas dix jours, l'accroissement de la biomasse £ et la structure fine des cellules de chlorelle n'ont pas présenté de différences par o rapport à des cultures de variants de laboratoire effectuées simultanément au sol,

preuve du fonctionnement normal des cellules principales durant l'expérience. A u cours d'un vol spatial de vingt-huit jours, l'accélération de l'accroissement de la

M biomasse s'est accompagnée d'un vieillissement accéléré de la culture (par rapport à u n variant témoin) apparaissant clairement dans la modification de l'organisation ultrastructurale ainsi que des volumes relatifs des organites cellulaires et de ce qu'on appelle les substances de réserve. Ces modifications structurales de l'orga­nisation de la cellule sont le résultat de remaniements d u métabolisme cellulaire.

A u cours d'un vol spatial, des spores de la mousse Fuñaría hygrometrica ont germé et il s'est formé u n système de filaments ou protonema. Celui-ci s'est déve­loppé pendant quatre-vingt-seize jours à bord de la station orbitale Saliout 6. Il a présenté, c o m m e le variant témoin, des filaments verts ayant une activité photo­synthétique et des rhizoïdes (filaments faisant fonction de racines) mais les filaments d u protonema formés au cours du vol spatial étaient plus courts et constitués de cellules moins nombreuses et de plus petites tailles, dont certaines avaient pris la forme de poire ou d'haltère au lieu de la forme cylindrique habituelle. L a m e m b r a n e cellulaire était plus mince, et les grains d'amidon contenus dans les chloroplastes (petits éléments d u protoplasme contenant de la chlorophylle et nécessaires à la photosynthèse) étaient de volume moindre ou m ê m e complètement absents.

L a fougère aquatique Azolla pinnata a également été cultivée au cours d'un vol spatial de sept jours. Cette fougère vit en symbiose avec u n autre organisme (ou symbionte), une algue bleu-vert qui occupe les cavités de ses feuilles. Les condi­tions du vol spatial ont produit certains effets sur les relations entre l'algue et son hôte ; on a observé notamment chez le symbionte une modification des indices de croissance, ainsi que de la structure et de la forme des cellules végétatives et des hétérocystes (cellules comparables à des spores disposées le long d'un filament).

Mieux connaître les processus de croissance et de développement

Des expériences novatrices portant sur la germination de certains angiospermes (tels que pois et concombres) dans les conditions des vols spatiaux ont révélé que, dans l'ensemble, la germination et les premières phases de la croissance restaient normales. C o m p t e tenu des problèmes que pose l'élaboration de la base théorique nécessaire à la mise au point d'équipements de vie biologiques, il a paru opportun de choisir c o m m e sujets d'expérience des plantes dont la taille correspond aux cultures existantes et dont le cycle de développement soit comparativement court. L e choix des sujets expérimentaux est en effet déterminant si l'on veut que l'expé­rience se déroule correctement et que les résultats soient fiables eu égard aux conditions particulières de l'activité vitale d'une plante au cours d'un vol orbital.

L e genre Arabidopsis se prête particulièrement à la réalisation d'expériences botaniques dans l'espace. C e genre est principalement représenté par des plantes annuelles, à autopollinisation « obligatoire », qui ont entre 4,5 et 7 c m de haut ; elles ont u n cycle de développement court (d'un mois environ en moyenne) , u n faible nombre de chromosomes et une grande quantité de graines. O n les cultive facilement sur des milieux artificiels. C e sont des plantilles $ Arabidopsis thaliana, transférées dans la station Saliout 6 par l'intermédiaire de l'équipement Svetoblok 1, et dont les deux cotylédons étaient sortis, qui ont été les premières à fleurir dans l'espace (1981). (Le cotylédon est la feuille qui naît sur l'embryon d'une graine.)

, I 2 Des plantes du genre Arabidopsis obtenues à partir de graines semées au cours

d'un vol orbital dans l'équipement Fiton (1982) ont donné des fruits. Dans leurs u o capsules (appelées siliques) contenant u n très grand nombre de graines, un certain ¡y C

ap pourcentage de celles-ci présentaient u n gonflement normal, avec u n germe diffé- « •& rencié en une radicule et des cotylédons. Il a donc été établi qu'en principe, en & £ tout cas, des plantes autogames annuelles peuvent passer, dans les conditions d'un c £

v~ vol spatial, par tous les stades de l'ontogenèse, y compris les phases végétative et 0 0

generative. | c

U n autre aspect très intéressant de la croissance et du développement des plantes .£?•§ en apesanteur est le fait que la disposition spatiale des organes de la plante puisse u S néanmoins être normale. O n sait que l'orientation de la plante est déterminée par g .5 la pesanteur : c'est ce qu'on appelle le géotropisme. Elle est également influencée .« _u par la lumière (phototropisme) et par les substances chimiques (chimiotropisme). S "ju Par géotropisme positif, les racines poussent vers le bas, par géotropisme négatif, « % les tiges poussent vers le haut et par géotropisme latéral, les feuilles prennent une u

position horizontale. Selon l'hypothèse dominante, le rôle de statolithes dans les § cellules gravisensibles, ou statocytes, est généralement assuré par certains organites remplis de grains d'amidon.

D a n s le milieu terrestre, quand une racine pousse verticalement vers le bas, les statolithes qui se trouvent dans les statocytes de la pilorhize (organe gravisensible) se rassemblent, sous l'influence de la pesanteur, dans une partie distale d'une cellule, près d'une paroi. Il a été établi par observation au microscope optique et au microscope électronique qu'en apesanteur, les statolithes et leurs congénères (appelées amyloplastes) sont répartis dans tout le volume de la cellule et que les gravicapteurs sont à l'état de repos.

Il nous reste beaucoup à apprendre

Il semblerait qu'en apesanteur, où une réaction géotropique est impossible, l'agen­cement spatial normal des organes végétaux soit dû au fait que l'absence de géotro­pisme est compensée par le phototropisme et le chimiotropisme, du moins pour les plantes photoautotrophes (celles qui élaborent leurs propres substances orga­niques sous l'influence de la lumière). C e phénomène offre de nouvelles perspec­tives intéressantes pour l'étude des tropismes des végétaux en apesanteur, sous l'effet de la modification d'un seul facteur. Il ne faut pas oublier que, dans les conditions d u milieu terrestre, il est impossible d'éliminer l'action de la pesanteur et donc d'observer directement le comportement des végétaux non soumis à cette force.

Les études cytologiques effectuées sur la croissance et le développement des végétaux dans les conditions d'un vol spatial ont également permis d'établir que les processus de mitose (division d u noyau), de cytodiérèse (fractionnement des cellules à la suite de la division nucléaire) et de différenciation des tissus organiques végétatifs et génératifs demeurent pour l'essentiel normaux, c'est-à-dire qu'ils suivent les règles de la cytodifférenciation et de la morphogenèse telles qu'elles sont généralement déterminées sur Terre. E n revanche, il se produit des transformations fondamentales dans l'organisation structurale et fonctionnelle des organites des cellules, indices de changements intervenant dans le métabolisme cellulaire. Les processus biochimiques et physiologiques subissent en effet des bouleversements assez importants du fait de l'absence de détermination rigide au départ.

L a culture de végétaux dans l'espace et l'étude de leurs organes, tissus et cellules, ont donné des résultats qui soulèvent de nouveaux problèmes botaniques. Il faudra notamment étudier plus en détail les lois de la croissance et du développement dans les conditions d'un vol spatial, élucider le mécanisme des changements que

subissent les organismes végétaux dans ces conditions et élaborer u n e théorie d u c o m p o r t e m e n t des organismes végétaux en apesanteur. Il faudra répondre égalé­

es m e n t à des questions c o m m e celles d u degré de viabilité d e graines plantées en vol orbital et de la possibilité d'obtenir plusieurs générations de végétaux supérieurs

. au cours d ' u n voyage spatial d e longue durée. w U n vaste p r o g r a m m e d e recherche devrait d o n c permettre de lever le voile qui

m a s q u e encore certains secrets d e la nature et contribuer à résoudre divers p r o ­blèmes pratiques. L e s utilisations pacifiques d e l'espace devraient ainsi ouvrir d e nouvelles voies de recherche qui restent à déterminer. •

Les grands séismes ont un formidable pouvoir destructeur et les tremblements de terre survenus au cours de ce siècle ont lourdement frappé des régions prospères à forte densité de population. Les pertes en vies humaines et en biens matériels dont ces phénomènes sont responsables et le préjudice qu'ils causent à l'ensemble de l'économie rendent impératifs de constants progrès de la sismologie car l'acquisition de données nouvelles permet d'atténuer les pertes lors de chaque nouvelle catastrophe. La télédétection aérienne est un moyen efficace d'améliorer les recherches sur le terrain.

La télédétection aérienne, un moyen efficace d'estimer les d o m m a g e s des tremblements de terre en Chine

Zou Xuegong

L'auteur participe à la recherche sismologique. Il fait partie de l'Institut de sismologie (SSB) de Wuhan (province de Hubei), en République populaire de Chine. Il est également l'auteur de la communication sur l'utilisation de la télédétection aérienne dans l'étude des risques sismiques et le microzonage à Tangshan qui a été présentée à la Réunion de travail mixte États-Unis d'Amérique/République populaire de Chine sur le microzonage qui s'est tenue en 1981.

a Introduction o

3 L a méthode utilisée actuellement pour l'étude des séismes consiste à diviser la zone 3 sinistrée en sections et à l'étudier section par section, mais elle ne répond pas aux ^ besoins d'une science qui progresse rapidement. Les traces de la catastrophe se

modifient, voire disparaissent avec le temps ; plus le temps passe, plus le risque augmente que les observations soient faussées. Améliorer cette méthode imparfaite est donc une nécessité impérieuse.

L a télédétection aérienne a ouvert de nouvelles voies en ce qui concerne les aspects techniques des études effectuées à la suite de tremblements de terre. L a première photographie aérienne utilisée pour évaluer les effets d'un séisme a été prise par un appareil monté sur un cerf-volant que G . R . Lawrence a fait voler à une altitude de 600 mètres le 18 avril 1906, après le tremblement de terre et l'incendie de San Francisco. L a photographie aérienne et la photogrammétrie ont été ensuite utilisées au Japon, au Pérou et ailleurs; après la deuxième guerre mondiale elles ont permis de déterminer les dégâts causés par les tremblements de terre de Fukui et de Niigata (1949, 1964), par le violent séisme de 1964 en Alaska ainsi que par ceux survenus en Turquie, en Yougoslavie, en U R S S et dans de nombreux autres pays.

Ces deux techniques sont utilisées en Chine depuis le tremblement de terre de Xingtai (province de Hebei) du 8 mars 1966. D e m ê m e , après l'important tremble­ment de terre de Tangshan (28 juillet 1976), elles ont fourni une profusion de données de référence d'une valeur inestimable susceptibles d'exploitation ulté­rieure. Les problèmes dont il sera question ci-dessous concernent plus particuliè­rement l'expérience acquise par la Chine à la suite du violent séisme de Tangshan.

Dommages macroscopiques

Après une secousse violente, il faut d'urgence déterminer quelle est la région la plus gravement atteinte — l'épicentre macroscopique — et le degré de destruc­tion — l'intensité du séisme.

L a photographie de la figure 1, reconstituée à partir d'une mosaïque d'images panoramiques, montre Tangshan après la forte secousse de 1976. L a figure 2 est une interprétation schématique de la figure 1, montrant les degrés de destruction des différents quartiers de la ville. L'analyse systématique de ces zones permet une première estimation des d o m m a g e s macroscopiques dans la zone de l'épicentre et de l'intensité maximale du séisme.

Fissures à la surface de la terre

U n tremblement de terre résulte d'un mouvement du sol le long d'une faille qui provoque la rupture des roches situées de part et d'autre de celle-ci. Cette rupture à l'épicentre entraîne une libération brutale des contraintes dans toute la région, qui se manifeste principalement par des fissures à la surface du sol. D'autres fissures peuvent également être liées à l'effet de la pesanteur, à mesure que le phénomène sismique se propage au niveau du sol. Les premières de ces fissures sont les effets directs du séisme et leur étude nous aide à comprendre les processus mécaniques à l'œuvre. Les secondes sont en réalité des phénomènes secondaires ; les données de référence qu'elles fournissent en génie parasismique aident à réduire l'ampleur des pertes lors des catastrophes sismiques ultérieures.

Les fissures du sol sont généralement visibles sur les photographies aériennes. 3!6 Ainsi, sur la photographie du pont Shengli de Tangshan (fig. 3), l'arche effondrée

et les fissures du sol au voisinage du pont apparaissent clairement. L a photographie o a fournit de nombreux renseignements sur le processus mécanique de fissuration et ^ ß sur la genèse apparente des fissures visibles aux deux extrémités du pont ainsi que u a le long des berges du fleuve et montre que les fissures sont surtout nombreuses à ^ u

l'extrémité est du pont (c'est-à-dire à droite sur la photographie). Les fissures | S3 incurvées qu'on observe dans cette zone remontent peut-être à l'époque de la CD construction du pont. L a plupart des fissures sont orientées soit nord-sud, soit -,« nord-est - sud-ouest et suivent les routes ainsi que les bords du fleuve. ¡3 S

Outre les fissures qui peuvent être lues directement sur les photographies, x u d'autres sont révélées par le déplacement, le long d'une faille, de détails planimé- « -2 triques tels que des routes ou des murs . L e rétrécissement ou l'élargissement d'une o J¡ route est aussi clairement mis en évidence par l'écroulement d'un m u r ou d'un §• « bâtiment entier. ^'a

Dans les terres agricoles, les perturbations tectoniques consécutives à un trem- ^ & blement de terre peuvent se traduire par des « fissures humides », qui apparaissent £ Ë en noir sur les photographies aériennes ainsi que par des cônes de sable et des " | events, qui apparaissent en blanc. "°

Les très violents tremblements de terre, lorsqu'ils se produisent dans une région sablonneuse, se caractérisent par le jaillissement d'eau mélangée à du sable, phéno­m è n e qui est aussi dévastateur pour les vies humaines et les constructions que les ondes sismiques d'origine océanique (tsunamis). Typiquement, une importante perturbation sismique provoque le jaillissement à la surface d'une énorme gerbe d'eau souterraine et de sable, qui inonde de vastes étendues de terres cultivées, détruit les récoltes, e n d o m m a g e les installations hydrauliques et de stockage d'eau et provoque l'ensablement des voies navigables. L a production agricole et indus­trielle subit ainsi de lourdes pertes.

Lors du tremblement de terre de Haichen, par exemple, des maisons entières et leur mobilier ont été emportés par l'inondation due au jaillissement d'eaux souterraines. L e mélange d'eau et de sable est particulièrement destructeur. Il est donc capital pour la prévision des d o m m a g e s sismiques de mieux étudier ces jets. L'utilisation de la photographie infrarouge fausse couleur nous a déjà permis de modifier notre point de vue concernant ce phénomène de jaillissement, dont il se révèle, en particulier, qu'il varie selon l'environnement géologique et géomorpho­logique immédiat. (A Tangshan, nous avons pu établir l'existence de deux modèles de base de distribution du jaillissement.)

L e degré de liquéfaction de la base sablonneuse influe sur le type de jaillissement, lequel détermine également les types de cônes de sable et d'évents formés. Dans la photographie noir et blanc, ceux-ci apparaissent en différentes valeurs de gris ; dans l'infrarouge fausse couleur, ils apparaissent en différentes teintes. Cette forme de télédétection nous a permis d'acquérir de nouvelles connaissances qui eussent été difficilement imaginables lorsque nous devions nous limiter aux études au sol.

Étude macroscopique des dommages aux constructions

A u cours d'un tremblement de terre, les personnes ou les animaux blessés ou tués le sont essentiellement du fait des d o m m a g e s subis par les habitations et autres bâtiments, d o m m a g e s qui servent également de critère pour déterminer l'intensité de la secousse sismique. Il importe en outre de connaître l'étendue de ces d o m -

Jets d'eau et de sable g

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N —

318

F I G . I. V u e générale de la ville de Tangshan, dans le nord-est de la Chine, après le tremblement de terre particulièrement catastrophique de juillet 1976. L e fleuve (en haut) est le Luan-he et le principal détail planimétrique, orienté nord-est - sud-ouest, est la ligne de chemin de fer qui relie Beijing à Shanhaiguan (province de Hebei).

N —

F I G . 2 . Interprétation schématique des dommages observés sur la figure i3 la zone de destruction maximale étant située vers le centre de l'image (ville de Tangshan, 1976). Taux d'écroulement des habitations : à) 95 % ; b) 80-95 % ; c) 50-80 % ; d) 30-50 % ; e) 10-30 %;/)io %.

319

F I G . 3. Photographie aérienne verticale du pont Shengli à Tangshan (1976), montrant l'arche effondrée et de nombreuses fissures apparues de chaque côté du fleuve. Le haut de la photographie correspond approximativement au nord.

mages pour essayer de réduire les pertes dans l'avenir et faire progresser la recherche en génie parasismique.

L'utilisation de la télédétection pour l'étude des dommages aux bâtiments pose deux problèmes. Il faut d'abord déterrniner l'ampleur de ces dommages à partir des indications fournies par la photographie, puis exprimer le plus rationnellement possible les données ainsi obtenues. Dans le cas d'études au sol, on résout ces deux problèmes par l'application de critères usuels et d'une échelle d'intensité.

Mais l'évolution des données de base c o m m e des méthodes impose de trouver un moyen pratique de résoudre les nouveaux problèmes qui se posent.

Afin de déterminer à partir d'images photographiques l'ampleur des dommages aux constructions dans la région touchée par le tremblement de terre, on prend désormais c o m m e critère le « taux d'écroulement des habitations et autres bâti­ments », selon la formule :

où D est le taux d'écroulement des habitations et autres bâtiments,/le nombre de bâtiments écroulés par unité de surface et F le nombre total d'habitations et autres bâtiments que comptait la zone en question avant le tremblement de terre.

N o u s avons calculé à l'aide de cette méthode l'ampleur des dommages dans la région de Tangshan, où l'intensité de la secousse sur l'échelle de Richter a dépassé 8.

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FlG. 4. Carte des isolignes ou isoplèthes montrant la distribution, selon quatre niveaux d'intensité, de l'écroulement des maisons d'habitation et autres bâtiments dans la zone touchée par le violent tremblement de terre de Tangshan en 1976.

L a figure 4 est un isogramme montrant le taux d'écroulement des bâtiments dans la région de Tangshan (et des environs) selon l'intensité de la secousse sismique. Notons en passant qu'une telle carte est plus précise qu'une carte isosismique (c'est-à-dire dont les lignes relient les points d'égale intensité de la secousse sismique).

« Microzonage » des dommages aux bâtiments

Les tremblements de terre qui se produisent dans les villes et m ê m e dans les zones industrielles ne causent pas partout les m ê m e s d o m m a g e s . D e telles variations ont en tout cas été constatées à Tangshan et un zonage précis des d o m m a g e s enregistrés doit fournir les données de base qui permettront, à l'avenir, de réduire les pertes occasionnées par les tremblements de terre, de procéder à des investissements rationnels et de parfaire le microzonage des d o m m a g e s .

Par « microzonage » des d o m m a g e s aux constructions, on entend la division d'une aire restreinte en zones plus petites selon l'ampleur des dommages réels aux constructions. Il est nécessaire, à cette fin, de recenser les dommages au niveau de la plus petite unité de construction qu'il soit possible de distinguer : la maison individuelle ou l'appartement, la chambre meublée, etc. Plus l'unité est petite, plus la précision de l'analyse sera grande et cette analyse dépend également de l'exactitude de l'interprétation du d o m m a g e observé*. Cela pose u n problème particulier car l'observation sur le terrain demande un travail énorme ; en outre, des bâtiments initialement endommagés peuvent avoir été remis en état et la zone touchée peut avoir été rénovée assez rapidement.

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* C'est ainsi qu'on est parvenu au microzonage de la figure 2. 321

a A Tangshan, nous avons m e n é notre étude en deux temps : tout d'abord, nous M avons entrepris un zonage en utilisant la méthode macroscopique; ensuite un ^ deuxième zonage a été effectué — en fait une interprétation du premier — par 3 application de la télédétection. U n e comparaison entre les résultats que nous

N avons obtenus et des efforts analogues déployés ailleurs fait apparaître la supériorité de la méthode de la télédétection.

Conclusion

Notre pays est souvent ravagé par des tremblements de terre et l'un des problèmes les plus urgents qui se posent à nous est de trouver les moyens d'accélérer et d'améliorer l'étude pratique de ces catastrophes. C e n'est qu'en renforçant ces études que nous parviendrons à mieux prévoir les dommages pouvant résulter d'autres tremblements de terre, à atténuer les effets de tels cataclysmes, à améliorer les secours et à réduire le préjudice causé à l'économie. Sur la plupart de ces points, la télédétection s'est révélée efficace et le tremblement de terre de Tangshan a été l'occasion d'une nouvelle expérimentation de cette méthode sur les lieux de la catastrophe.

L a télédétection aérienne fournit une profusion de données dont très peu seule­ment ont été utilisées jusqu'à présent. Il convient désormais d'exploiter au m a x i m u m les données inutilisées (sans méconnaître toutefois les limitations qui leur sont propres), et de les combiner plus efficacement qu'auparavant avec les informations fournies par les études sur le terrain. •

Quatre visualisations à partir de Landsat sur le massif de Bras. A : /, laplacien ; h, image lissée ; S , i,o. B : composition colorée. C : filtre laplacien. D : 2 e composante principale. (Article de V . Carrère et Y . R a b u , fig. I.)

A . Composition colorée Landsat M S S (canal 4 en bleu, canal 5 en vert et canal 7 en rouge) ; B . Interprétation de la composition colorée ; C . Carte synthétique finale. (Article de V . Carrère et Y . R a b u , fig. 3.)

La géochimie des paysages est une discipline d'apparition récente, née dans la première moitié du siècle, qui relève à la fois de la géochimie et de la géographie. Après avoir exposé les problèmes fondamentaux qui en relèvent, l'auteur traitera des applications possibles de cette jeune science dans les domaines suivants : prospection minière, productivité agricole, pêches, surveillance et protection de l'environnement, § santé publique. Il évoquera également la collaboration internationale instaurée en ^ vue d'étudier et d'exploiter les ressources paysagères, en mentionnant au passage ^ l'intérêt des techniques de télédétection. g

I

L'étude géochimique des paysages : état de la question et perspectives

I

Vladilen A . Kuznetsov

Vladilen Aleksandrovitch Kuznetsov, titulaire d'un doctorat de géologie et minéralogie, est l'auteur de 230 publications, dont plusieurs monographies portant sur la géochimie de la lithogenèse et de la minéralisation sédimentaires, la géochimie des paysages, la prospection géochimique, ainsi que la géologie et la géochimie des dépôts cénozotques. L'auteur est directeur adjoint de l'Institut de géochimie et de géophysique de l'Académie des sciences de la République socialiste soviétique de Biélorussie et secrétaire scientifique du Comité national biélorussien pour le Programme international de corrélation géologique. Toute correspondance est à envoyer à l'adresse suivante : Institut Geokhimii i Geofiziki A N BSSR, Zhodinskaya Ulitsa, 7 , Minsk 220023 (URSS).

o Les sciences de la nature sont de nos jours profondément imprégnées des notions S de structure atomique. Les phénomènes de minéralisation qui se produisent au g plus profond des entrailles de la Terre et dans l'écorce terrestre, ainsi que les

•4 rapports qui existent entre notre planète et l'espace cosmique qui l'entoure, < procèdent de l'histoire des éléments chimiques (atomes), qui est l'essence m ê m e de g la science géochimique1.

•3 L e paysage est une partie d u manteau géographique qui comprend des éléments > étroitement liés les uns aux autres par la composition chimique et l'énergie et qui

sont les roches, les eaux naturelles, les gaz, les sols, le m o n d e végétal et le m o n d e animal (y compris l'activité humaine) . L a « sphère paysagère » est le c h a m p d'inter­actions de matière et d'énergie appartenant à la lithosphère, à l'hydrosphère, à l'atmosphère, à la pédosphère (les sols), à la biosphère et à ce que certains appellent la technosphère.

E n quelques décennies seulement, la géochimie des paysages a su définir ses propres objectifs de recherche, élaborer u n appareil conceptuel, créer une m é t h o ­dologie, résoudre u n certain n o m b r e de problèmes fondamentaux de l'évolution et de l'environnement terrestres et m ê m e s'imposer dans la vie et dans les activités de notre civilisation.

L'étude géochimique des paysages

L a migration des éléments chimiques dans les paysages est u n p h é n o m è n e à la fois complexe et variable, qui est déterminé par la structure géologique et l'histoire évolutive des territoires, par les conditions physico-géographiques, par la façon dont se combinent les zones de la surface terrestre — zones eluviales (de partage des eaux), émergées (pentes et vallées) et submergées (masses d'eau) — ainsi q u e par les propriétés des éléments chimiques présents dans les différents composantes des paysages et leurs concentrations. Les zones de la surface terrestre caractérisées par une distribution spécifique d'éléments et composés chimiques typomorphiques — c'est-à-dire dont la présence est associée à des conditions déterminées — forment le paysage géochimique.

A l'intérieur de celui-ci, la migration et l'accumulation des éléments et composés obéissent à u n certain n o m b r e de lois qui sont liées aux rapports entre les diffé­rentes composantes d u paysage : roches, sols, eaux, végétation, animaux. Les autres facteurs en jeu sont le stade d'évolution géomorphologique, le degré d'acidité ou d'alcalinité, le caractère plus o u moins oxydant ou réducteur d u milieu, les formes sous lesquelles les éléments sont présents et leur aptitude migratrice, la présence de barrières géochimiques, les phénomènes d'hydrolyse ou de dissolution, la forma­tion de colloïdes, les réactions d'échange et d'absorption, l'hydrogenèse et la biogenèse, ainsi que les produits de ces divers facteurs.

L e cycle ininterrompu de la matière et de l'énergie dans le paysage est lié aux cycles édaphiques, endogéno-hypergéniques (formation des solides) et géocos­miques. L'activité vitale des organismes animaux et végétaux joue u n rôle impor­tant dans la migration des éléments d u paysage ; elle détermine en effet les types de sol, la formation de minéraux et la formation de biolithes (roches d'origine orga­nique) : gisements de pétrole, sapropels ou charbons, hydrocarbures gazeux, tourbe, certains calcaires et craie. Les paysages géochimiques sont en étroite relation avec l'existence de zonalités naturelles, qu'il s'agisse de la géographie, d u climat, de la pédogenèse, des actions météoriques ou de la lithogenèse. Les paysages des zones de montagne , ceux des zones polaires, de la toundra, de la taïga ou de la forêt, ceux des steppes, d u désert, des zones subtropicales ou tropicales, possèdent des parti­cularités géochimiques qui se reflètent dans la migration des éléments, la formation

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des composés chimiques typomorphiques et la quantité et la diversité de la matière S vivante qu'ils recèlent2»3. '%

L e manteau paysager a acquis u n caractère extrêmement différencié lors de la o. phase biogénique de l'évolution terrestre, il y a deux o u trois milliards d'années. Ö L'évolution de la matière vivante n'a pas seulement formé la biosphère ; elle a ~ exercé une influence considérable sur la composition chimique et les p h é n o m è n e s de a la lithosphère, de l'hydrosphère et de l'atmosphère, et l'on peut dire que la biomasse a est, après le Soleil, la première source énergétique des processus géochimiques inter- 3 venant sur notre planète. D e fait, chaque période géologique se caractérise par „, certains traits distinctifs pour ce qui est de l'évolution des paysages, de la flore et u

de la faune terrestres et aquatiques, d u climat, d u zonage des sols et d u manteau ^ végétal, ainsi que de la formation des roches et des minéraux. -S

Les quatre grands domaines de recherche prioritaires en géochimie des passages 'J¡ sont les suivants : g> L e cycle biologique des éléments chimiques dans les paysages, le rôle de la matière >•

vivante dans les processus météoriques, la formation des sols (pédogenèse), ^ l'origine de la composition chimique des eaux de surface et des eaux souter- ^ raines, les caractéristiques de l'accumulation biogénique d'éléments, les res- ^ sources biogéochimiques des paysages; _¡

Les particularités paysago-géochimiques d ' u n territoire, en relation avec le ;g développement géologique et tectonique de l'écorce terrestre, et les processus o géographiques zonaux ; •*

L'évolution des paysages au Quaternaire, facteurs liés à l'origine et à l'évolution "g (colonisation par l ' h o m m e ) de la planète, les particularités géochimiques des y paysages et les pronostics de modifications ; '"'

Les particularités paysago-géochimiques et biologiques d ' u n territoire d o n n é et leur application à la prise de décisions économiques concrètes.

L a télédétection peut de toute évidence être très utile dans beaucoup de ces domaines. Les lois qui régissent le comportement des éléments chimiques dans les paysages et leurs différentes zones physico-géographiques ont été élucidées, mais o n m a n q u e encore de connaissances sur les distributions quantitatives de ces éléments, sur leur aptitude migratrice et sur les directions des p h é n o m è n e s de migration et d'accumulation.

L a d y n a m i q u e des éléments dans le paysage reste insuffisamment étudiée, n o t a m m e n t son caractère cyclique, lié au retour annuel des saisons. L e cycle solaire de onze ans et d'autres périodicités n'ont pas été déterminés, ce qui ne nous permet pas de donner u n e description complète de l'écorce terrestre et d'autres facteurs. N o u s ne pouvons donc évaluer de manière plus précise l'influence de l ' h o m m e sur l'environnement.

N o u s devons nous donner les m o y e n s d'explorer à l'échelle mondiale les quatre grands domaines mentionnés plus haut c o m m e prioritaires, en utilisant des méthodes et des systèmes d'observation géochimique unifiés. Les cartes géochi­miques existantes des paysages sont insuffisamment détaillées et ne répondent plus aux exigences scientifiques d'aujourd'hui et aux besoins concrets de la société. U n e meilleure compréhension de la géochimie de la formation d u globe apportera bien des lumières sur la paléomorphologie, le paléoclimat et la paléogéochimie, et fournira de nouveaux critères pour la reconstitution théorique des manteaux paléogéographiques et de leurs corrélations géologiques.

325

o L'évolution des paysages à l'époque moderne : tí l'ampleur des modifications N

s M L'environnement paysager fait partie intégrante de notre existence ; c'est la base de < l'activité productive de l ' h o m m e et du progrès social. L'augmentation du volume S de ressources minérales extraites et transformées, la mise en valeur des terres, •3 l'utilisation d'engrais, l'extension de l'urbanisation, la création de différents maté-> riaux de synthèse et la construction de grands ouvrages d'art, le captage et la

canalisation des eaux d'un réseau fluvial vers u n autre, l'assèchement des marais sont autant de marques de l'influence de l ' h o m m e sur le paysage. Il en est de m ê m e de la disparition progressive des forêts tropicales, des modifications artifi­cielles du climat, de l'exploitation à grande échelle des ressources minérales et biologiques de l'océan, de la modification des champs énergétiques, électromagné­tiques, radioactifs et autres champs géophysiques, de l'altération des habitats et de l'exploration de l'espace. Les paysages originels disparaissent, remplacés peu à peu par ces environnements techno-naturels que sont nos paysages aménagés.

Les modifications apportées à la « sphère paysagère » sont énormes. O n extrait annuellement plus de too x io9 tonnes de pétrole, de gaz, de métaux, d'eau et de matériaux de construction. Tous les éléments chimiques de la classification pério­dique de Mendeleïev sont actuellement exploités. Notre activité technologique requiert le déplacement de plus de 2 X io13 tonnes de roches et l'utilisation de plus de 2 6oo k m 3 d'eau par an. Plus de 50 000 substances chimiques artificielles ont été créées et de nombreuses substances nouvelles apparaissent chaque année. L'intervention de l ' h o m m e est responsable de l'altération de plus de 25 millions d'hectares du manteau édaphique (couverture du sol) et de la transformation de deux milliards d'hectares de terres fertiles en zones construites d'un type ou d'un autre. L a pollution de l'environnement peut se chiffrer à 40 milliards de tonnes de matière : 32 milliards de mètres cubes d'eaux usées, 250 millions de tonnes de poussières, 70 millions de tonnes de gaz toxiques. Les modifications technogéo-chimiques du paysage sont comparables à l'action de phénomènes naturels tels que l'écoulement fluvial, la photosynthèse et l'accroissement de la biomasse continentale. O n extrait par exemple chaque année 1,5 fois plus de molybdène, 2,5 fois plus de titane, 3 fois plus d'aluminium, 10 fois plus de fer et de manganèse, 20 fois plus de phosphore, 30 fois plus de cuivre et 75 fois plus de plomb qu'il n'en migre par écoulement fluvial4»*>6.

L a migration et la dispersion des éléments chimiques entraînent une pollution chimique, l'apparition de taches ferrugineuses dans le paysage, la salinisation des sols, l'intensification des processus d'adsorption et d'oxydation, des modifications dans la composition chimique des sols et des eaux, l'augmentation de l'activité microbiologique, une diminution de la photosynthèse et d'autres anomalies encore. D e s changements apparaissent dans la composition chimique des organismes végétaux et animaux, qui ont une incidence sur leur état de santé et leur vitalité, leur morbidité latente ou manifeste et leur taux de mortalité, en modifiant les chaînes alimentaires et les écosystèmes.

L'exploration et l'exploitation illimitée des paysages, c'était hier; il s'agit aujourd'hui de les préserver et d'exploiter leurs ressources de façon rationnelle, en veillant à les reconstituer. C e nouveau défi ne saurait être relevé sans une étude de l'ensemble des mécanismes de migration de la matière et de l'énergie dans le paysage. D e plus en plus, il faudra tenir compte des retombées du progrès tech­nologique dans l'utilisation et la modification des paysages à l'échelon régional et mondial.

326

3

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La prospection minière par analyse du paysage

L'utilisation massive des matières premières minérales dans l'industrie, la cons­truction et l'agriculture a entraîné l'épuisement rapide des gisements facilement décelables situés en surface ou à faible profondeur, exception faite de ceux qui se trouvent dans les régions les moins peuplées ou les plus inaccessibles. Aussi les méthodes géochimiques de prospection ont-elles pris de l'importance : par des procédés relevant de la lithogéochimie, de l'hydrochimie, de la géochimie des gaz, de la biogéochimie et de la géochimie physique (axée sur les propriétés élec- ^ triques, magnétiques et radioactives), elles permettent d'atteindre des profon­deurs de détection allant jusqu'à 30 mètres.

L a recherche minière fondée sur la détermination de la composition chimique des roches et des sédiments fait progressivement place à des techniques d'estima­tion de la présence de minerai dans les différentes composantes de la roche. Les & particularités géochimiques de la composition des minéraux renseignent en effet non seulement sur la présence éventuelle de minerai, mais aussi sur la genèse, le type, la température de formation, etc., de ce minerai. L e prélèvement d'échan- S tillons de minéraux permet de déterminer le degré de mobilité de l'élément étudié u

et les distances sur lesquelles il est transporté naturellement. D e plus en plus, la .g* teneur en minerai et d'autres paramètres de prospection sont évalués à partir . | d'échantillons minéraux. L'utilisation de matières d'imprégnation artificielles g — substances qui sont captées et retenues par absorption ou adsorption — peut ' & être utile pour la détection de gisements situés à 100 mètres de profondeur et % plus. L a prospection dans les formations alluviales ou morainiques résultant du .3 « labourage » glaciaire se développe. U

A la prospection géochimique basée sur le paysage, on associe de plus en plus souvent des méthodes fondées sur l'étude « spectrozonale » de la surface terrestre et sur la mesure des champs géophysiques par satellite artificiel. Des avions équipés de spectrographes atomiques à rayon laser, de dispositifs au mercure et de radio-mètres permettent de balayer, pour y repérer les sites minéraux, des superficies considérables en un temps minimal.

Les éléments chimiques dans l'agriculture et les pêches

L'azote, le phosphore, le potassium, le calcium, le cuivre, le molybdène, le bore, le zinc, le fer et le manganèse sont autant d'agents de fertilité connus7.8. U n excès ou une insuffisance de calcium, de manganèse, de molybdène, de cuivre, de bore, de fer, de zinc ou d'autres éléments sont à l'origine de maladies des végétaux — chlorose ou jaunisse, nécrose, ralentissement de la croissance, immaturité de certains organes, etc. — qui toutes se répercutent sur la fertilité. Il est donc extrêmement important de connaître la qualité du sol, qui est liée à sa teneur en micro-éléments, aux infiltrations ou précipitations d'oxyde de fer et de manganèse, à la salinisation, au type de formation du sol, au degré de pollution industrielle, etc. Il importe également de connaître les méthodes de drainage et d'irrigation des sols, les quantités d'engrais et de pesticides employées.

Les principaux problèmes géochimiques en rapport avec l'agriculture sont la distribution des éléments chimiques dans le sol, leurs concentrations critiques, la dynamique de ces éléments dans le sol et les eaux souterraines, les processus d'érosion, l'utilisation éventuelle d'engrais et leur degré d'assimilation par les végétaux. L'étude géochimique des sols est essentielle pour la culture de plein c h a m p , l'agriculture irriguée, la mise en valeur de terres marécageuses, le dessale­ment des sols et d'autres interventions du m ê m e ordre. Bien qu'ils puissent

o contribuer à augmenter la production, les engrais et herbicides chimiques utilisés S dans l'agriculture et l'exploitation forestière ont des effets secondaires nuisibles : g pollution des cours d'eau et contamination d u paysage des vallées. L a carence en

« certains éléments dans les régions à surface rocheuse (carence en cuivre par < exemple, dans le cas d u schiste) peut entraîner des problèmes dans l'élevage, tels J3 que l'hypocuprémie des ovins. U n e pollution imputable à la présence de mines, •3 de fonderies o u d'usines chimiques vient parfois aggraver ces problèmes. > L e développement industriel des vallées et autres bassins hydrographiques

altère la composition des eaux et des sédiments dans les retenues, n o t a m m e n t lorsqu'elles sont de faible superficie, et dans les zones marines deltaïques (estuaires) o u proches d u rivage c o m m e les lagunes. Les ressources halieutiques sont affectées par des facteurs naturels (teneur en oxygène, par exemple) et par des influences artificielles (présence de métaux lourds, de pesticides o u rejets de phosphore en quantités très importantes). L a pollution chimique des fleuves, avec ses réper­cussions sur les pêches maritimes, est u n problème brûlant pour u n certain n o m b r e de régions maritimes.

Environnement géochimique et santé publique

L'importance des éléments chimiques naturels pour la santé de l ' h o m m e est connue, mais elle appelle u n e étude plus poussée en ce qui concerne certaines maladies9. L'oxygène, l'hydrogène, le carbone et le calcium sont des constituants essentiels de l'organisme h u m a i n ; le fer, le manganèse , le cuivre, le c h r o m e , le vanadium et le molybdène sont indispensables au fonctionnement de certains organes. A partir de certaines concentrations, le p l o m b , le c a d m i u m , le mercure et l'uranium sont toxiques, voire pathogènes. U n e carence en cuivre peut entraîner l'anémie o u l'hypertrophie cardiaque, u n e insuffisance d'iode, le goître, tandis q u ' u n excès de molybdène provoque la goutte et trop de strontium le rachitisme. Cela explique que les paysages pléthoriques o u carences en certains éléments chi­miques soient des zones de maladies endémiques, et qu 'une modification d u milieu puisse se répercuter sur la qualité de la santé humaine .

L a lutte contre le goître, le rachitisme et d'autres maladies doit donc tenir compte de la géochimie d u paysage. Sachant que des concentrations de p l o m b , de zinc o u de nitrates, la minéralisation de l'eau o u u n environnement radioactif peuvent augmenter le n o m b r e des cas de cancer, toute étude de carcinogenèse devrait comporter u n e analyse de la composition chimique des eaux courantes, des sédi­ments et des sols, des végétaux, ainsi que des produits alimentaires entrant dans le régime de la population locale. Bien entendu, la corrélation entre la présence de substances chimiques dans l'environnement et la morbidité se complique beaucoup dans le cas de populations de zones urbaines ou de zones proches de grands centres industriels.

L a médecine géochimique doit s'orienter vers le recensement des zones géogra­phiques associées à des pathologies particulières, vers la mise en place de mesures prophylactiques liées à la distribution de l'iode, d u fluor, d u zinc, d u cuivre et d u c a d m i u m dans l'environnement et vers le développement de la géochimie et de la géomédecine grâce à une meilleure coordination entre spécialistes. U n traitement planifié géochimico-écologique des herbages, par exemple, devrait permettre de mieux tirer parti, sur le plan sanitaire, des plantes médicinales et de certains orga­nismes animaux.

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Optimisation d u paysage ¡u

Il est possible de déterminer l'état optimal d'un milieu donné, notamment pour ce ^ qui est du développement des écosystèmes naturels et des conditions de vie et 55 d'activité de l ' h o m m e , et de mettre sur pied toute une série d'activités scienti- £• fiques, techniques, écologiques et socio-économiques tendant à réaliser cet état. J¡ Parmi ces activités, qu'on envisagera du point de vue géochimique et en fonction -2 d u paysage considéré, citons notamment les suivantes : élaboration et exploitation | de signes géochimiques précurseurs de séismes, d'éruptions volcaniques et autres catastrophes naturelles ; développement des indicateurs géochimiques utilisés pour la prévision et l'estimation de l'état des ressources naturelles du paysage (fertilité du sol et du tapis végétal, présence de gîtes minéraux) ; amélioration géochimique 2 ou création de « paysages culturels » ; appréhension des facteurs naturels associés ^ aux phénomènes endémiques (rendement des cultures, productivité animale et & santé humaine) ; utilisation totale des matières premières et recyclage des déchets £ industriels ; connaissance de la géochimie des écosystèmes ; recherche d'un juste 0. équilibre entre nature et activités industrielles à l'intérieur des écosystèmes S « aménagés ». u

E n matière de surveillance géochimique, on est de plus en plus favorable à u n .g* système de contrôle continu de l'état et de la qualité de l'environnement. L'analyse . | paysagère des réserves de la biosphère et autres zones constituées en réserves g naturelles — en tant qu' « aires-étalons » ou écosystèmes relativement préservés ta des influences humaines, mais aussi en tant que base scientifique d'étude du fonds -a génétique — revêt ici une grande importance. L a première étude géochimique de ce type a été menée en République socialiste soviétique de Biélorussie, dans la réserve de la biosphère de la Bérézina10, dans le cadre du Programme mondial sur l ' h o m m e et la biosphère administré par l'Unesco.

La vallée fluviale, clé de la connaissance géochimique d u paysage

O n sait que les fleuves et les vallées fluviales occupent une place particulière parmi les composantes du paysage. Les fleuves et cours d'eau accomplissent en effet un énorme travail géologique : érosion des roches, g o m m a g e ou au contraire découpage de certains reliefs, transport de matière et d'énergie, formation de différents types de sédiments et de roches. Les réseaux hydrographiques trans­percent les paysages ; leurs artères transportent des matériaux d'un paysage et d'une zone géologique à l'autre ; ils déterminent la sédimentation dans les lacs et les océans. Les produits de l'activité des cours d'eau sont visibles dans les formations de toutes les périodes géologiques depuis les roches archéennes de la période la plus ancienne du Précambrien. Les vallées fluviales résultent de l'évo­lution des grandes structures géologiques ; ce sont des secteurs spécifiques de la biosphère, correspondant à certaines formes de biogéocénoses (assemblage de formes fossiles vivant ensemble avant leur mort et leur enfouissement). L'activité fluviale a un rapport direct avec les phénomènes suivants : érosion des roches, transport, différenciation, dispersion et accumulation des éléments et composés chimiques, minéralogenèse et formation de roches et de minerais sédimentaires.

E n raison de sa situation particulière dans le paysage, le fleuve et ses produits fournissent certaines informations non seulement sur la structure et l'évolution de la vallée, mais aussi sur la structure et la composition de l'ensemble du bassin versant et sur les structures de l'écorce terrestre. L'étude des vallées fluviales est donc la clé qui donne accès à la compréhension de l'ensemble de la géochimie des

o paysages. A partir de données géochimiques sur les eaux et les sédiments d 'un o fleuve, il est possible de reconstituer l'évolution d ' u n paysage, la genèse des g gisements continentaux et maritimes, le paléoclimat et la géotectonique de la

•4 région, sa formation karstique (modelé d u relief résultant de l'érosion des roches < calcaires et dolomitiques par les eaux souterraines, qui tire son n o m de la région jiî d u Karst en Yougoslavie). Il devient ainsi possible de reconstruire le « paleó­os paysage » et de résoudre certains problèmes d'ordre écologique. > L'établissement de cartes géochimiques présente donc dans la pratique u n

intérêt certain, tant pour la prévision et la prospection minéralogiques que pour les études géologiques (notamment par satellite) et pour la recherche appliquée, l'établissement de cartes des sols, l'amélioration des rendements dans l'agriculture et l'élevage et, d'une manière générale, la bonne gestion des ressources.

Coopération internationale

L e lecteur aura compris que la problématique d u paysage, de par sa nature m ê m e , touche à des domaines multiples et que seule une collaboration internationale permettra d'en appréhender pleinement les dimensions interrégionales, voire mondiales. A cet égard, le P r o g r a m m e international de corrélation géologique de PUnesco a contribué à faire avancer les recherches sur les sources d'énergie et les réserves minérales, la morphologie, l'hydrologie, le climat et d'autres aspects des paysages d u Quaternaire, l'évolution de l'écorce terrestre et l'état primitif de la biosphère.

D a n s le cadre d u P r o g r a m m e sur l ' h o m m e et la biosphère, on s'attache à résoudre des problèmes relatifs aux ressources biologiques d u paysage et aux effets des activités humaines sur les écosystèmes, en ce qui concerne n o t a m m e n t les forêts tropicales et subtropicales. L e P r o g r a m m e hydrologique international, quant à lui, a trait à la planification et à la gestion des ressources en eau douce, tout en s'attachant à élucider complètement la nature d u cycle de l'eau sur la planète.

L a valeur des solutions qui seront apportées aux problèmes d u paysage et de l'environnement dans son ensemble dépendra dans une large mesure de l'existence d 'un climat de sécurité internationale, d 'un esprit de coopération et de la volonté de n'utiliser les ressources de la biosphère et de n' « influencer la nature » qu'à des fins pacifiques et pour la prospérité des civilisations humaines . L a télédétection est certainement appelée à jouer u n rôle croissant dans cette entreprise. •

Notes

1. V . Vernadsky, Khimicheskoye stroyeniye biosferi Zemli i yeyo okruzheniya [Composition chimique de la biosphère et de l'environnement terrestres], Moscou, Nauka, 1975.

2. K . Lukashev ; V . Lukashev, Geokhimiya landshaftov [Géochimie des paysages], Minsk, Vysheyshaya Shkola, 1972.

3. A . Perelman, Geokhimiya landshafta [Géochimie d'un paysage], Moscou, Vysshata Shkola, 1966.

4. A . Beus, Geokhimiya okruzhayushchey sredi [Géochimie de l'environnement], Moscou, Nedra, 1976.

5. O . Dobrodeyev, « Tekhnogenez — moshchnaya geokhimicheskaya sila biosferi » [La technogenèse, puissante force géochimique de la biosphère], Priroda, n° 11, 1978.

6. A . Ryabchikov, Struktura i dinamika geosferi, yeyo yestestvennoye razvitiye i izmeneniye chelovekom [Structure et dynamique de la géosphère, évolution naturelle et modifications apportées par l 'homme], Moscou, Mysl', 1974.

7 . V . Kova l sky , Geokhimicheskaya ekologiya [Écologie géoch imique] , M o s c o u , N a u k a , <S 1974. -g

8 . V . K o v d a , Biogeokhimicheskiye tsikli v priorode i ikh narusheniye chelovekom [Les J> cycles biogéochimiques dans la nature et leur perturbation par l ' h o m m e ] , M o s c o u , û Nauka, 1976. a

9 . V . K u z n e t s o v , Geokhimiya alluvialnogo litogeneza [ G é o c h i m i e d e la lithogenèse ï» alluviale], M i n s k , N a u k a i T e k h n i k a , 1973 . o

10 . E . E k h o l m , Okruzhayushchaya sreda i zdorovye cheloveka [ E n v i r o n n e m e n t et S! santé humaine], Moscou, Progress, 1980. 3

11 . R . W . T a n k (dir. pub l . ) , Focus on environmental geology, L o n d r e s , 1975 . a 1—I

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/ / s'agit de montrer comment, depuis les premiers documents disponibles obtenus avec des systèmes modernes dans les années 50, de nombreuses voies de recherche ont été ouvertes. La multiplication des capteurs et l'utilisation de l'informatique permettent notamment d'aller plus loin dans la recherche et l'identification des informations contenues dans les images de télédétection. Après une brève présentation de quelques traitements numériques classiques, les auteurs donnent des exemples d'applications développées récemment pour l'étude géologique.

Traitement numérique d'images en télédétection : exemples d'applications à l'étude géologique

Véronique Carrère et Yves R a b u

Véronique Carrère, âgée de vingt-huit ans, termine une thèse de doctorat d'État sur le traitement d'images appliqué à la géologie structurale. Elle est titulaire d'un doctorat de 3e cycle décerné en 1981 par le Département de géotectonique de l'Université P.-et-M.-Curie, d'une maîtrise de géologie et d'un Diplôme d'études approfondies de géotectonique. Elle est l'auteur de plusieurs publications sur la géologie et le traitement d'images. En outre, elle est membre, depuis cinq ans, de la Société géologique de France et de l'Association des géologues du bassin parisien ( A G B P ) de Paris. Yves Rabu, âgé de vingt-six ans, est titulaire d'une maîtrise de géologie délivrée par l'Université de Nantes en 1981. Il a obtenu un Diplôme d'études approfondies en astronomie et techniques spatiales décerné par le Centre d'études spatiales et des rayonnements de Toulouse. En 1985, il a obtenu un doctorat de 3e cycle pour ses recherches sur les traitements d'images multi-sources. On peut entrer en contact avec ces auteurs à l'adresse suivante : Centre scientifique IBM-France Div¡Serv. 9¡3.090, 36, avenue Raymond-Poincaré, 75116 Paris (France).

Introduction

<3 O n peut faire remonter la naissance de la télédétection au siècle dernier. Dès 1840, > l'astronome et physicien François Arago préconise l'utilisation de photographies î> aériennes pour l'établissement de cartes topographiques. A u début de ce siècle, £ en 1909, l'aviateur américain Wilbur Wright réalisa la première photographie prise *3 d'avion. A peu près à la m ê m e époque, on c o m m e n ç a à utiliser la stéréoscopie

u en photogrammétrie. L'emploi et l'interprétation des photographies aériennes g, prirent leur essor avec la première guerre mondiale. C'est vers 1936 que c o m m e n -g cèrent vraiment les applications thématiques et particulièrement celles concernant

-Ö la géologie. Plus récemment, avec l'exploration spatiale, se sont développées les techniques

d'observation de la Terre ou d'autres planètes à partir de satellites, ouvrant la voie à la télédétection moderne.

U n événement marquant fut le lancement de la première série des Landsat, qui permettaient d'obtenir facilement des vues répétitives de la presque totalité du globe et qui transportaient quatre capteurs fournissant des informations dans différentes bandes spectrales (deux dans les longueurs d'ondes visibles et deux dans celles du proche infrarouge). Les images, qui couvrent 34 000 k m 2 , apportent, de plus, une vue synoptique des régions étudiées.

N o u s entrons maintenant dans l'ère des satellites de la seconde génération (Thematic M a p p e r , S P O T ) qui ne présentent pas certaines des limitations de leurs prédécesseurs. Ils ont une meilleure résolution spatiale (10 ou 20 mètres pour S P O T et Thematic M a p p e r contre 80 mètres pour Landsat M S S) ; une meilleure résolution spectrale (7 canaux dont un dans l'infrarouge m o y e n et un dans l'infra­rouge thermique pour Thematic Mapper) . Enfin, dans le domaine des ondes radar, qui traversent la couverture nuageuse et les sols superficiels dans certaines condi­tions, des résultats importants sont attendus des futurs capteurs du type S I R . C , qui sera embarqué sur la navette américaine.

L e caractère analogique des photographies aériennes limite le nombre de procédés qu'on peut mettre en œuvre pour améliorer la visualisation des détails morphologiques ou pour faciliter leur interprétation. Par contre, le caractère numérique de la plupart des données fournies par les satellites permet de mieux traiter ces détails, notamment en raison de l'essor de l'informatique. D e plus, les transformations appliquées aux données sont parfaitement connues et peuvent être répétées par traitement numérique. D'autre part, le traitement numérique permet la manipulation et la combinaison d'images spectrales différentes, de scènes échelonnées dans le temps et de données recueillies par d'autres moyens que ceux de la télédétection (cartes géologiques, gravimétriques, modèles numériques de terrain, etc.).

Il est possible de distinguer deux grands groupes de traitement d'images : les traitements ayant pour but d'améliorer une image, c'est-à-dire de créer une « bonne image », plus lisible et donc plus facile à interpréter par l'utilisateur ; les traitements utilisés pour extraire un type d'information des images, c'est-à-dire la mise en évidence des objets répondant à des critères définis.

Quelques traitements numériques classiques

Dans le domaine de la télédétection on peut définir, dans l'ensemble, trois grandes familles de traitements : Les filtrages qui renforcent ou atténuent les différences radiométriques (par

exemple, filtre Sobel, gradient) ;

Les traitements statistiques, c o m m e certaines classifications ou l'analyse en composantes principales, qui tendent à faire ressortir des unités physiques ;

Les traitements concernant la géométrie des images (correction, recalage), c'est-à-dire une projection géographique ou la géométrie d'une autre image, etc.

N o u s présentons ici quelques traitements parmi les plus courants, appliqués à une scène Landsat M S S , localisée sur le massif de Bras, Provence occidentale (France).

Composition colorée

U n e scène Landsat M S S se compose en fait de quatre images prises dans des intervalles différents de longueur d'onde du spectre électromagnétique. L a combi­naison des différents plans-images permet la représentation en couleur de la scène. L e m o d e de visualisation couleur le plus classiquement utilisé est la composition colorée (fig. i.B, voir hors-texte). C'est la combinaison de trois images associées chacune à une des trois couleurs primaires perçues par les cellules coniques de l'œil humain : le rouge, le vert et le bleu. L'image ainsi obtenue est dite « en fausse couleur » ; les couleurs associées à chacun des plans ne correspondant pas exacte­ment aux bandes spectrales des canaux, la couleur visualisée n'est pas la couleur réelle de l'objet (la végétation apparaît en rouge et non en vert, par exemple).

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Analyse en composantes principales

Il est souvent nécessaire de comprimer les données utilisées pour deux raisons principales : leur abondance (plusieurs bandes spectrales pour une m ê m e scène, plusieurs scènes pour une m ê m e région, etc.) et le fait que plusieurs types de données (multispectrales, multi-sources, etc.) sont nécessaires, la plupart du temps, pour caractériser u n objet.

L'analyse en composantes principales (ou analyse transformée de Karhunen-Loeve) est u n des moyens les plus classiques. Les images sont représentées sous la forme d'un nuage de points dans un espace à n dimensions (n étant le nombre de bandes spectrales). Chaque point correspond à un pixel (picture element ou tache élémentaire de l'image) et ses coordonnées sont les mesures enregistrées dans chaque bande. Il s'agit de trouver un nouveau système de coordonnées (de nou­veaux axes) pour représenter ce nuage de points en le déformant le moins possible. Cela revient à trouver les directions principales d'allongement de ce nuage de points et à effectuer la rotation des coordonnées en fonction de ces nouveaux axes (voir fig. 2). O n obtient ainsi de nouveaux canaux (ou composantes) qui sont en général décorrélés. C'est-à-dire que l'opération a séparé différents types d'infor­mations présentes dans l'image.

Canal 2 i.

FlG. 2.

ACP2 ACP1

Canal 1 335

D a n s le cas de quatre canaux Landsat, les deux premières composantes repré-p$ sentent environ 80 % de l'information. D a n s l'exemple présenté (fig. 1, voir S hors-texte) la première composante (A) représentait grossièrement la végétation,

>* la seconde la géologie d u massif ( D ) .

u -« Filtrage u es

u U n e information importante pour le géologue est la présence de contours dans g. l'image. Ceux-ci sont plus ou moins distincts. U n e des méthodes utilisées pour S accentuer les contours est l'application d 'un filtre laplacien qui opère par a u g m e n ­to tation de la différence radiométrique entre u n pixel et ses voisins (fig. i . C , voir

hors-texte). A l'inverse, u n autre type de filtre permet d'atténuer les grandes fluctuations de ton de gris entre pixels successifs, c'est-à-dire d'opérer u n lissage de l'image permettant la mise en évidence de zones homogènes .

Visualisation en intensité couleur saturation

O n a superposé en intensité couleur saturation (ICS) les deux images précédentes (fig. i . D , voir hors-texte). C e type de visualisation permet de générer u n e image couleur de la combinaison de données de nature différente : laplacien (image de contours) et image lissée (qui correspond à des valeurs spectrales) dans l'exemple proposé. Les variables intensité, couleur et saturation étant perçues de façon indépendante par l'interprète, il y a beaucoup moins de confusion dans l'analyse d'une telle combinaison qu'avec u n codage en rouge, vert ou bleu.

Des exemples d'applications développées récemment pour l'étude géologique

Les applications présentées par la suite ont été développées dans le cadre d'une étude jointe regroupant le Centre national d'études spatiales ( C N E S ) , le Centre national de la recherche scientifique ( C N R S ) et le centre scientifique I B M - F r a n c e .

Il s'agit de montrer l'apport d u traitement d'images — n o t a m m e n t d'images captées à partir de satellites — à une étude géologique. Ces applications ont été réalisées sur le sud-est de la France, zone test géologiquement assez bien connue par ailleurs.

Sont présentés d'abord des traitements à l'échelle « locale », c'est-à-dire sur des régions géographiquement limitées, puis des traitements à l'échelle « régionale », sur l'ensemble d u Sud-Est.

Discrimination des unités lithologiques à l'aide de leurs caractéristiques spectrale et spatiale sur les images Landsat

L'établissement de cartes géologiques à partir d'images Landsat confronte le géologue à u n certain n o m b r e de problèmes : caractérisation, différenciation et tracé des limites des unités lithologiques représentées.

Suivant u n e démarche proche de celle d u photo-interprète, nous avons cherché à identifier les formations par leur « couleur » (signature spectrale), en tenant compte de la végétation, et par leur expression morphologique (texture au sens large).

D e u x types de traitements ont été préalablement appliqués aux données : segmentation et extraction de paramètres de texture. L a première découpe l'image

en petites zones ou segments, dont chacun est « rempli » par la valeur moyenne des pixels qu'il contient. C e processus estompe les faibles variations radiométriques (valeur unique dans chaque segment) tout en accentuant les plus importantes (segments différents). O n espère ainsi pouvoir mieux différencier les réponses spectrales des différentes unités lithologiques. L a seconde consiste à appliquer u n opérateur de gradient qui détecte les variations radiométriques brutales entre pixels. Cela permet, entre autres choses, d'accentuer tous les passages zone à l'ombre / zone éclairée et donc de mettre en valeur la topographie, le réseau hydrographique, etc.

U n e série de classifications ont été ensuite effectuées en combinant ces diverses données prétraitées. Classer une ou plusieurs images revient à les « partitionner » en zones homogènes selon les critères choisis par le thématicien. Dans le cas pré­senté ici, le géologue délimite sur l'image, en se référant aux cartes géologiques ou à sa connaissance du terrain, des zones qui vont être les « échantillons radiomé­triques » des formations lithologiques. Les paramètres statistiques caractérisant chacune des familles d'échantillons (ou classes) sont alors calculés : valeur moyenne , écart type (écart maximal par rapport à la valeur moyenne) , etc. L a valeur radio-métrique de chaque pixel de l'image est alors comparée à chacune des classes ainsi définies et il est attribué à celle à laquelle il « ressemble » le plus (celle à laquelle il a la plus forte probabilité d'appartenir). U n e couleur est alors choisie pour chacune des classes. L e résultat final est une « image classée » où chaque pixel a reçu la couleur de la classe à laquelle il a été attribué.

Il est rare qu'on obtienne u n résultat totalement satisfaisant avec une seule combinaison de données, ce qui est logique puisque chaque formation lithologique a ses propres caractéristiques : soit une valeur spectrale bien nette, soit une expres­sion topographique claire, soit un mélange des deux... U n e méthode a donc été mise au point pour obtenir une carte conservant les meilleurs résultats de chaque combinaison. Cela s'effectue en deux étapes : la première, automatique, ne conserve que les pixels qui ont été attribués à la m ê m e classe dans toutes les combinaisons (concordance maximale). L a seconde consiste à « remplir » les zones restées noires après la première étape. L e géologue intervient en choisissant des masques* sélectifs retenant les classes les mieux identifiées dans chacun des cas. O n peut ainsi intégrer en une seule carte synthétique les résultats de classifications combinant n'importe quel type de données, brutes ou prétraitées, pour accentuer certains critères. Cette méthode a été appliquée à la région des Maures , Provence orientale (France), où la densité de végétation (en rouge sur la composition colorée Landsat fausse couleur, fig. 3 . A , voir hors-texte) ne permettait pas d'identifier ni de tracer les limites de certaines formations, ce qui conduit à laisser en blanc certaines zones sur la carte télé-analytique (fig. 3. B , voir hors-texte). L a carte synthétique obtenue à partir des diverses classifications (fig. 3 . C , voir hors-texte) permet cette fois d'avoir une idée des formations représentées et de leur localisation par la répartition des couleurs de chaque classe.

L'intégration des cartes classées obtenues par les diverses combinaisons à une carte de synthèse regroupant les meilleurs résultats s'est faite en deux étapes : la première, non supervisée, en tenant compte de la concordance entre les différentes cartes ; la seconde, interactive, en remplissant les zones de non-concordance par des masques sélectifs retenant les classes les mieux identifiées dans chacun des plans.

* O n ne conserve que les parties d'image correspondant aux formations les mieux classées. Pour ce faire on « masque » les autres parties.

x) Cette méthode pennet l'intégration des meilleurs résultats de traitements diffé-rt

o

oí rents appliqués séparément à des données originellement hétérogènes si elles sont <S compatibles avec le procédé de classification choisi. Elle a été appliquée à la région

ÎH des M a u r e s , Provence orientale (France), en raison de la grande diversité des ï> terrains représentés : gneiss, phyllades, micaschistes, granites et amphibolites d u u socle ; rhyolites, argiles, dolomies et calcaires d u tégument et de la couverture. D e »3 plus, la densité de la végétation ne permet pas d'identifier ni de tracer les limites de

u certaines formations, ce qui conduit à laisser des zones en blanc sur la carte g, télé-analytique obtenue à partir de la composition colorée standard (fig. 3 . A et B , H voir hors-texte). L ' image classée obtenue (fig. 3 . C , voir hors-texte), si elle ne

permet pas le tracé de limites dans les zones d'interprétation difficile, donne toute­fois au thématicien une idée de la nature de la formation qui y est représentée. Les phyllades, micaschistes, gneiss et quartzites ont ainsi p u être identifiés.

Utilisation de la topographie pour la cartographie géologique

L'expression topographique des objets géologiques est u n facteur de discrimina­tion très utile aux géologues, particulièrement sur les images satellitaires. E n effet, une formation constituée de calcaire forme généralement u n e falaise par opposition à une formation marneuse qui se traduit par u n relief m o u , en creux. U n e méthode d'extraction des informations liées à la topographie qui sont contenues dans ces données est d'abord présentée, puis o n montre que la combinaison de modèles numériques de terrain avec les images satellitaires produit des documents utiles à l'étude géologique.

Création d'images de la topographie

D a n s les régions couvertes par la végétation, la topographie, qui se traduit par des ombres portées, est moins visible ou m ê m e complètement masquée par l'expression d u couvert végétal.

Si l'on considère que la radiometric enregistrée par u n capteur est directement proportionnelle à la surface éclairée par les rayons solaires, il s'agit alors de m o d é -liser le comportement d'une surface en fonction de Péclairement, de la topographie exprimée par la pente et de la forme de la surface. O n a choisi de modéliser par une surface crénelée le toit d ' u n couvert végétal en considérant que ce type d'agence­m e n t simple est une bonne approximation. O n peut montrer que la réflectance en u n point peut s'exprimer par la s o m m e de deux fonctions, l'une dépendant de la topographie, l'autre de la couverture végétale.

Il est possible alors, si l'on dispose de deux images prises à deux dates différentes, de créer, par combinaison linéaire, une image o ù l'effet de la couverture végétale est fortement atténué au profit de celui de la topographie o u , à l'inverse, de corriger les ombres dues à cette topographie et qui nuisent à l'analyse de la surface (fig. 4 , voir hors-texte).

Quelques éléments géologiques (failles, limites de formation) ont ainsi p u être mis en évidence dans le massif de l'Étoile, Provence occidentale (France), alors qu'ils n'apparaissent pas sur les images originales (fig. 5, voir hors-texte).

Utilisation d'un modèle numérique de terrain. Application à la cartographie géologique

Il apparaissait intéressant d'évaluer l'apport possible des modèles numériques de terrain ( M N T ) à la cartographie géologique, particulièrement dans la perspective

Mise en évidence d'éléments géologiques dans une couverture végétale. A . Image Landsat M S S juin infrarouge ; B . Image Landsat M S S septembre infrarouge ; C . Image de la topographie extraite ; D . Modèle numérique de terrain éclairé ; E . Image Landsat corrigée des ombres. (Article de V . Carrère et Y . Rabu, fig. 4.)

Massif de l'Étoile, Allauch. Image topographique établie à partir des clichés M S S . (Article de V . Carrère et Y . R a b u , fig. 5.)

Composition colorée M S S , ombres accentuées. Vue en perspective A z . 45 O Ze. 60 O Massif de Sainte-Victoire. (Article de V . Carrère et Y . Rabu, fig. 6.)

Modèle numérique de terrain ( M N T ) éclairé. Vue en perspective A z . 90 O Ze 30/horizontale. (Article de V . Carrère et Y . Rabu, fig. 7.)

Résolution 250 x 250 mètres. A gauche : I. M S S A C P i ; H . H C M M I R N ; S . 1,0.

A droite : I. M S S A C P i ; H . H C M M I T A j S . 1,0. (Article de V . Carrère et Y . Rabu, fig. 8.)

o

d u satellite français S P O T (Système probatoire d'observation de la Terre) , qui ¿¡' 3 permettra l'obtention de tels modèles . - S ' H ,

U n M N T est, en fait, u n e grille a u x jonctions de laquelle est inscrite l'altitude £ -3 d u point correspondant. N o u s avons utilisé u n M N T de 313 X 4 1 9 points, avec u n 33 00 pas de mesure de 50 mètres. L e M N T couvre la partie est de la montagne Sainte- ^ TJ Victoire et s'étend vers le nord jusqu'à la montagne de Vautubière, Provence g .5 occidentale. g ^

Plusieurs types d'image peuvent être construits en utilisant les données d'altitude j? g et particulièrement des vues en perspective. Celles-ci permettent de représenter r- _ u n e scène en trois dimensions, d o n c d e se rapprocher d e la vision réelle et v£ d'appréhender facilement les caractéristiques géomorphologiques (fig. 6, voir o<g; hors-texte). - 0 ^

Dans le cas de Sainte-Victoire, les pendages vers le nord sont tout à fait lisibles 3 g et permettent une interprétation aisée de la structure en pli déversé vers le sud w'g< (fig. 7 , voir hors-texte). | u

g «> 4-1

'3 Exploitation des données H C M M £ et Lansat combinées pour la télé-analyse géologique

L a génération d'images multi-sources permet d'espérer une amélioration de la discrimination lithologique dans les zones difficiles à interpréter sur les documents Landsat M S S . L'utilisation des longueurs d'ondes thermiques semble intéressante à cet égard.

O n disposait d'images prises à partir d u satellite H C M M (Heat Capacity M a p p i n g Mission) dans le visible, l'infrarouge de jour et de nuit et une image de l'inertie thermique apparente ( ITA) .

Pour produire une image combinée des données Landsat (résolution 80 mètres) et H C M M (résolution 600 mètres), il est, dans u n premier temps, nécessaire de les déformer géométriquement pour qu'elles soient superposables. Cette défor­mation se fait à l'aide de fonctions « polynomiales » calculées à partir de points homologues (ou amers) relevés sur les deux images. U n e des images est choisie c o m m e référence, la seconde seule étant déformée pour lui être superposable. Pour ce faire, on crée u n fichier qui, aux coordonnées d'un point de l'image de référence, fait correspondre celles de son homologue sur l'image à déformer. U n e grille puis u n modèle de déformation (polynôme de degré «, n croissant avec la différence entre la géométrie des deux images) sont calculés à partir de ce fichier de points. O n applique alors le modèle à l'image à déformer.

C o m m e nous l'avons vu précédemment, la visualisation en I C S est le m o y e n le mieux adapté à la combinaison de données de nature différente. L'interprétation des images résultantes en Provence occidentale a permis de faire des discrimina­tions au sein des calcaires, leur comportement thermique pouvant varier en fonc­tion de leur teneur en argiles ou en dolomie par exemple (fig. 8, voir hors-texte).

O n a p u montrer, au cours de cette étude, que les données thermiques H C M M permettent de compléter la cartographie télé-analytique (effectuée à partir de données satellitaires) et qu'il est possible d'exploiter à 80 mètres des données ayant 600 mètres de résolution à l'origine sans introduire d'artefacts. Enfin, il semble que les images infrarouge de nuit soient les plus utiles pour la discrimina­tion des formations géologiques.

339

Traitement de données multi-sources c2 pour l'analyse structurale régionale in O

£ Les géologues utilisent couramment les cartes géologiques déjà existantes ainsi ¿ que toutes sortes d'autres données (mesures géophysiques, cartes topographiques, o observations de terrain, etc.) lors de leurs recherches. Les images satellitaires sont

"î2 u n outil supplémentaire, particulièrement puissant puisqu'il permet l'étude de (3 régions étendues dans des conditions d'illumination uniforme et dans plusieurs u bandes spectrales. L a combinaison de ces différents types de données en une

S banque de données c o m m u n e et facilement accessible a été le premier objectif de g cette étude. Il s'agit d'une banque de données géocodées, c'est-à-dire déformées

> dans une géométrie unique, la projection Lambert III, facilitant ainsi l'étude simultanée de l'ensemble des données ainsi que leur combinaison et leur superpo­sition à n'importe quel document de type cartographique.

Cette banque de données comprend : une mosaïque numérique de cinq scènes Landsat, couvrant l'ensemble d u sud-est de la France ; une image infrarouge de nuit d u satellite H C M M ; une carte gravimétrique numérisée de l'anomalie de Bouguer* en isolignes ; une carte géologique de la région au i / 500 000 établie en interprétant la mosaïque Landsat ; une carte de la fracturation et des linéaments extraite de la carte précédente.

L'assemblage des cinq scènes composant la mosaïque a nécessité, outre les déformations géométriques précédemment évoquées, des corrections radiomé-triques entre les scènes en raison des différences de date de prises de vue. Il a ainsi été possible de réaliser une composition colorée couvrant l'ensemble d u sud-est de la France à partir des canaux 4 , 5 et 6 de Landsat M S S (fig. 9 . A , voir hors-texte). Les autres données sont ensuite recalées sur la mosaïque (c'est-à-dire défor­mées de manière à pouvoir être superposées sur la mosaïque).

D e s traitements ont été appliqués aux données images et non-images dans le but d'effectuer une analyse structurale du sud-est de la France et plus particuliè­rement d'étudier la liaison entre les chaînes pyrénéenne et provençale.

Ces deux régions ont une histoire géologique c o m m u n e qui a été interrompue à l'oligocène (— 30 millions d'années environ) par l'ouverture du fossé rhodanien liée à celle de l'Atlantique N o r d et la rotation du bloc corso-sarde, liée, quant à elle, à l'évolution de la Méditerranée occidentale.

L a mosaïque Landsat, donnée classiquement utilisée, sert donc de base à cette étude. U n e carte géologique (fig. 9 . B , voir hors-texte) résultant de son interpré­tation « manuelle » a permis de distinguer les principales directions structurales (plis, failles) affectant la région : nord-est - sud-ouest (direction cévenole) et est-ouest (direction pyrénéo-provençale). O n a donc mis au point des traitements pour extraire ou accentuer ces directions (se traduisant généralement sur les images par des structures linéaires) sur les différentes données images et établir ainsi une hiérarchisation verticale des phénomènes : accidents superficiels ou profonds, et donc plus importants, affectant le socle. O n a d'abord cherché à les détecter automatiquement sur la mosaïque Landsat. L a méthode consiste à extraire les contours ayant localement une forte différence radiométrique (les failles correspondent généralement à une zone de passage brusque entre deux formations lithologiques ayant une réponse radiométrique différente) et à sélec­tionner les contours par leur forme pour conserver ceux qui sont longs et linéaires et qui peuvent correspondre à des failles.

340 * L'anomalie de Bouguer correspond à la différence entre la valeur théorique de la

gravité en un point et la valeur obtenue après correction des effets topographiques.

Cette technique, qui a donné de bons résultats à l'échelle locale1, n'est pas adaptée à une étude régionale ne faisant pas apparaître clairement de grandes structures. Elle permet seulement d'avoir une idée statistique des directions pré­sentes dans l'image (fig. 9 . C , voir hors-texte).

O n a alors essayé d'accentuer les directions structurales principales par filtrage directionnel. Pour ce faire, les données originales sont filtrées sélectivement selon deux directions, N 4 5 (direction cévenole) et N 9 0 (direction pyrénéo-provençale). O n calcule ensuite l'analyse en composantes principales des deux images filtrées. L'information recherchée est contenue dans la première composante.

Cette méthode a tout d'abord été appliquée au canal M S S 6 de la mosaïque, l'information structurale étant généralement plus lisible dans le proche infrarouge. L a trace des linéaments et principales failles détectés lors de l'interprétation manuelle est accentuée sur l'image résultante. D e nouvelles structures, prolon­geant ou reliant des linéaments vus sur les données brutes, peuvent également être proposées c o m m e « candidat-accident » (fig. 9 . D ) .

L a m ê m e méthode a été appliquée à l'image H C M M infrarouge de nuit. L e résultat est spectaculaire (fig. 10.A, voir hors-texte). L a comparaison avec l'inter­prétation manuelle Landsat permet de prolonger la trace de certaines failles et de certains linéaments. Il est clair ainsi que les données H C M M sont d'un grand intérêt pour l'étude de la fracturation car elles diminuent le « parasitage » si gênant sur les données Landsat. E n effet, seuls sont conservés les accidents importants. Ceux-ci apparaissent généralement soit sous forme d'anomalie linéaire de tempé­rature, chaude ou froide, soit sous l'aspect de fronts thermiques rectilignes.

L'étape suivante a donc consisté à extraire ces lignes thermiques. O n c o m m e n c e par segmenter l'image. U n e anomalie linéaire ou un front rectiligne se caractérise, sur une image de ce type, par des segments de forme allongée. U n e mesure de cet allongement est donnée par le rapport périmètre/\/surface. Puisque ce sont les grands accidents qui sont recherchés, seuls sont conservés les segments dont le rapport P / \ / S est élevé. L'image ainsi obtenue (haut de la fig. 10.B, voir hors-texte) facilite le tracé de certaines failles ou linéaments et permet ainsi de relier certaines structures discontinues.

F I G . 9 .D .

F I G . I O . C .

L a comparaison des résultats obtenus sur les données H C M M avec ceux obtenus sur les images Landsat permet une première hiérarchisation des structures ; les alignements visibles sur les images M S S et confirmés ou prolongés par l'étude des données H C M M correspondent en effet à des phénomènes moins superficiels que les autres (fig. io.C).

L a dernière étape consiste à comparer l'ensemble des résultats avec les données gravimétriques. O n sait en effet que des accidents profonds, affectant le socle, du type de ceux qu'on recherche, se traduisent par de forts gradients gravimétriques. Sur une carte en isoligne, les gradients importants correspondent à des lignes parallèles très rapprochées. U n e méthode simple pour détecter de telles zones

FIG. 10.D.

FIG. II.

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X X X

Di la ta t ion

consiste à dilater les lignes : plus les lignes sont proches, moins il est nécessaire de les dilater pour qu'elles se touchent. Plus le gradient sera fort, plus l'érosion néces­saire pour effacer les contours dilatés sera importante (fig. II) . L e processus « dilatation-érosion » est répété pour des valeurs croissantes (bas de la fig. io.B).

L a comparaison avec les résultats précédents montre (fig. io.D) que les princi­paux linéaments et failles détectés sur la mosaïque Landsat ont une expression plus ou moins continue sur les données gravimétriques. D e m ê m e , certaines structures mises en évidence sur les images filtrées sont prolongées.

L e traitement des données multi-sources permet donc de proposer des « candi­dats-accidents » à différents niveaux de profondeur. L'utilisation d'une banque de données géocodées, qui permet l'obtention facile de toutes les images dans la m ê m e géométrie, est appréciable au cours d'une telle recherche. Nous avons ainsi pu confirmer et prolonger des failles et linéaments détectés manuellement sur Landsat et découvrir de nouvelles structures plus discrètes. L a comparaison en cours avec des données stratigraphiques et paléogéographiques permettra une nouvelle sélection et l'intégration de ces nouvelles structures dans un modèle d'évolution géodynamique de la région.

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Conclus ions

Les images prises à partir de satellites permettent l'obtention de cartes géologiques au i / 500 000 ou au 1 / 250 000 plus rapidement qu'une étude sur le terrain en dépit d'une fiabilité et d'une précision moins grandes. Cela peut se révéler très utile dans de nombreuses régions du globe nécessitant une cartographie de base.

L a première étape d'une étude géologique par télé-analyse doit être, du moins actuellement, l'interprétation de la composition colorée Landsat-MSS. Elle permet d'établir une première carte et de localiser les zones où il faudra appliquer des traitements spécifiques en fonction des conditions géographiques (relief, végéta­tion) et du type d'information recherchée.

D e plus, la vision synoptique acquise grâce aux images satellitaires permet d'apprécier des éléments géologiques difficilement visibles sur le terrain (les linéa­ments par exemple) mais ayant une grande importance structurale. D e telles observations peuvent conduire à développer des interprétations structurales utiles dans des domaines pratiques c o m m e la géologie minière ou pétrolière2. L'obtention facile de modèles numériques de terrain grâce au satellite S P O T semble, entre autres, d 'un grand intérêt dans de telles perspectives, c o m m e nous l'avons montré plus haut. 343

Les études en cours sur l'imagerie radar devraient permettre l'acquisition par ¡2 télédétection de données géologiques dans les régions à fort couvert nuageux, «S inaccessibles auparavant. Enfin, l'avenir apparaît prometteur pour des études en

>-< géothermie et en séismologie (prévision ?) notamment à partir d'images dans les u longueurs d'ondes thermiques. jî Toutefois, ces techniques sont essentiellement développées dans les grands pays | industrialisés. T r o p souvent les chercheurs doivent se contenter d'interprétations

u manuelles d'images en noir et blanc c o m m e cela a été mentionné par l'Unesco et g, P I U G S à Orléans en 1984. L a télédétection, de l'acquisition au traitement des

'5 données, est sans doute u n des domaines où se pose de façon cruciale le problème £ d u transfert des technologies. • >

Notes

1. A . Blusson, M . Abrams, P . Nguyen et P . Massera, Structural analysis of the Cevennes (France) using multiple data types. International Symposium on Remote Sensing of Environment. Third Thematic Conference, Remote Sensing for Exploration Geology, Colorado Springs, 16-19 avril 1984.

2. M . Abrams, D . Brown, L . Lepley et R . Sadowski, « Remote sensing for porphyry copper deposits in Southern Arizona », Economic geology, vol. 78, 1983, p. 591-604.

A u cours du dernier quart de siècle, les programmes spatiaux relatifs à l'observation de la Terre ont permis à l'homme d'aborder d'un œil neuf l'ensemble de son environnement. Ils ont, entre autres, permis aux scientifiques de mieux comprendre les phénomènes d'interaction entre l'atmosphère, les océans, les régions glaciaires et la terre ferme qui régissent le climat et l'environnement de notre planète. Le vaste champ d'applications qui en découle est d'une grande portée économique et offre des promesses encore plus grandes pour l'avenir.

La télédétection spatiale : réalisations et perspectives européennes

G . Duchossois

L'auteur est responsable, au siège parisien de l'Agence spatiale européenne, des missions de satellites de télédétection; à ce titre, il participe à la définition de leurs objectifs et aide les utilisateurs à exploiter les données. Il s'occupe en particulier des « aspects mission » d'ERS-i, premier satellite de télédétection de VASE, qui servira à des études de l'océan et des glaces. Ce satellite, dont le principe a été récemment approuvé par douze pays d'Europe, plus le Canada, devrait être lancé en 1989. On peut joindre l'auteur à l'adresse suivante : Agence spatiale européenne, 8-10, rue Mario-Nikis, 75738 Paris Cedex 15.

Introduction

_ L e principal avantage des satellites est qu'ils permettent des observations répétées p et continues de la surface de la Terre à une très grande échelle, voire à l'échelle du . globe tout entier. E n outre, ils donnent accès à des zones éloignées et souvent hors

^ d'atteinte avec les moyens classiques, sur lesquelles on ne savait rien ou guère. E n revanche, les capteurs des satellites ne peuvent enregistrer que les conditions à la surface de la Terre ou à proximité de cette surface ainsi qu'un nombre limité de paramètres atmosphériques. Cependant, le volume des données qu'ils four­nissent est immense par rapport à celui qu'on obtient avec les techniques tradi­tionnelles et il convient d'accorder une grande attention à la mise au point, à l'essai et à la validation des algorithmes, c'est-à-dire aux procédures de conversion des données brutes provenant d u satellite sous une forme utilisable à des fins scienti­fiques ou pratiques.

Jetons, pour commencer , u n bref regard sur ce qui a déjà été accompli grâce aux satellites d'observation de la Terre : Les données fournies par les satellites sur orbite méridienne et les satellites géo-

stationnaires ( c o m m e Météosai) viennent désormais alimenter régulièrement les modèles sur ordinateur utilisés en météorologie opérationnelle. Les prévisions vont maintenant jusqu'à cinq ou six jours d'antériorité et leur exactitude accrue rend des services sur une bonne partie du globe. Leur valeur en ce qui concerne l'aviation, l'industrie et le public en général s'en est ainsi trouvée fortement rehaussée.

Les techniques de télédétection permettent aujourd'hui de surveiller l'état de la m e r , à savoir le vent qui règne en surface, la structure des vagues, la tempéra­ture de l'eau et sa topographie superficielle. Ces techniques ont été appliquées lors du lancement du satellite des États-Unis d'Amérique Seasat en 1978 et elles seront utilisées à bord du premier satellite de télédétection de l'Agence spatiale européenne E R S - i , dont les données seront utiles à la navigation, au commerce , aux industries de forage en m e r et à de nombreux autres secteurs.

Les techniques d'observation des terres dans la partie visible du spectre, dans l'infrarouge et en hyperfréquences ont trouvé une application dans des domaines aussi variés que l'agriculture, la sylviculture, la géologie, l'hydrologie, l'utilisa­tion des sols, la cartographie et la glaciologie.

L a localisation précise des satellites a permis de faire largement progresser nos connaissances sur la forme de la Terre et son c h a m p de gravité.

Des mesures globales de la structure et de la composition de l'atmosphère moyenne depuis l'espace ont conduit à une meilleure compréhension des interactions entre les caractéristiques radiatives et les phénomènes chimiques et dynamiques de cette partie de l'atmosphère et ont permis dans une large mesure de mieux apprécier l'influence des activités humaines sur la couche d'ozone.

Principes de la télédétection et exemple de Landsat

L e terme « télédétection » est généralement défini c o m m e suit : « acquisition d'infor­mations sur u n objet sans que l'instrument de mesure soit en contact avec lui en utilisant les propriétés des radiations électromagnétiques qu'il émet ou réfléchit ». D e multiples ouvrages et publications ont déjà décrit en détail les principes physiques de la télédétection1, que nous récapitulerons très brièvement ici. L a figure 1 montre le spectre électromagnétique qui va des rayons g a m m a et des rayons X à très courte longueur d'onde ou à très grande énergie photonique aux très longues ondes radioélectriques à très faible énergie photonique. E n principe, on pourrait utiliser la totalité du spectre mais, en raison des limites de la techno-

Proche Infrarouge à infrarouge longueur

Ultra-violet I Visible I I d 'onde courte infrarouge m o y e n IInfrarouge lointain

I i i i I I I ! ! i i I i i i I i

0 3 0,5

8 Ê £ Infrarouge lointain

H 100

1.0 1,5 2,0 3,0 5,0

Longueur d 'onde (fim)

| Hyperfréquences

10,0 15,0 20,0 30.0

6 0 -

40 -

2 0 -

I I I I I I I M I I I I I I I I I

1 000 0,5 1,0

Longueur d 'onde ( u m )

Longueur d 'onde (cm)

F I G . i. Transmission spectrale électromagnétique à travers l'atmosphère terrestre au zénith avec indication des régions spectrales.

logie, les dispositifs de détection existants ne le couvrent que partiellement. E n outre, l'atmosphère terrestre perturbe la propagation des radiations et seules quelques « fenêtres » peuvent être utilisées, à savoir : Dans le visible (0,4 à 0,75 ¡ixn) et le proche infrarouge (0,75 à 1,1 ¡xm), les capteurs

mesurent le rayonnement solaire réfléchi par l'objet ; Dans l'infrarouge (3 à 5 ¡un et 8 à 14 ¡im), les capteurs mesurent les radiations

émises par l'objet lui-même ; E n hyperfréquences (1 m m à quelques mètres), on utilise des radiomètres passifs

ou des capteurs actifs c o m m e les radars. Des capteurs très variés ont été mis au point, principalement par les États-Unis d'Amérique et l ' U R S S , et embarqués à bord de satellites météorologiques et de télédétection. Les données brutes fournies par le satellite à la station terrienne passent par un certain nombre de stades de traitement à l'issue desquels une interprétation thématique devient possible. N o u s emprunterons à l'instrument de cartographie thématique (Thematic Mapper — T M ) embarqué à bord des satellites américains Landsat 4 et 5 un exemple d'images spatiales de la Terre. Landsat 4 a été lancé le 16 juillet 1982 et a transmis des données T M jusqu'en février 1983. U n deuxième satellite, Landsat 5, identique au précédent, a été lancé le Ier mars 1984. L e système Landsat est administré par la N O A A (National Oceanic and Atmos­pheric Administration) des États-Unis d'Amérique.

E n Europe les données Landsat sont reçues à Fucino (Italie) et à Kiruna (Suède) par des stations terriennes appartenant au réseau Earthnet de l'Agence spatiale européenne. L a figure 2 représente l'orbite de Landsat.

1 1 1

347

'o CA CO

O J3 o

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Trace au sol

Inclinaison : 98,2°

Heure : 9.45 (heure locale) — V

Direction de la trajectoire

F I G . 2. Orbite de Landsat.

Les scènes terrestres captées par l'instrument de cartographie thématique (TM)

Les images captées par le T M (fig. 3) sont transmises au sol de façon continue sous forme numérique et présentent les caractéristiques suivantes :

Caractéristiques géométriques. Les données sont organisées en scènes successives composées d'un ensemble de lignes formées par des points élémentaires adjacents (pixels) dont chacun mesure au sol 30 x 30 mètres (120 x 120 mètres dans l'infrarouge thermique). U n e scène complète ( m a x i m u m 6 920 points par ligne et 5 760 lignes) représente un carré de 185 k m de côté.

Caractéristiques radiométriques. "La. luminance de chaque pixel de l'image est mesurée et classée selon différents niveaux successifs (256) simultanément dans les sept bandes spectrales suivantes :

Fenêtre spectrale (¡un)

1

0,45- 0,52

2

0,52- •0,60

3

0,63- 0,69

Bande

4

0,76-0,90

5

1,55- i,75

6

10,40-12,50

(infrarouge thermique)

7

2,08- •2,3

Prétraitement des données TM

Les données reçues par les stations terriennes peuvent faire l'objet d'une correction géométrique de différents niveaux, en particulier en raison des fluctuations d'alti­tude du satellite et pour compenser la rotation et la courbure de la Terre. U n traitement radiométrique est également appliqué, en particulier pour l'étalonnage des détecteurs.

E n général, les images peuvent faire l'objet d'un géocodage selon les projections de Mercator (oblique ou transverse).

Applications des données de l'instrument de cartographie thématique (TM) Les capacités du T M sont :

Altitude: 705 k m (approximative)

Période orbitale: 98,9 minutes

F I G . 3. Bandes de terrain balayées par Landsat 4 et 5. Les couloirs adjacents sont balayes à sept jours d'intervalle.

Bande 1. Cartographie des eaux côtières, différenciation entre le sol et la végétation, différenciation entre végétation conifère décidue.

Bande 2. Mesure de la réflectance dans les longueurs d'onde du vert pour déter­miner l'état de santé de la végétation.

Bande 3. Différenciation entre les espèces végétales grâce à l'évaluation de l'assimi­lation chlorophyllienne.

Bande 4. Levés topographiques, délimitation des masses d'eau. Bande 5. Différenciation entre les nuages et la couverture neigeuse, mesure de

l'humidité de la végétation, mesure de l'humidité du sol. Bande 6. Thermographie et cartographie thermique, information sur les agressions

thermiques auxquelles sont soumis les végétaux, données thermiques concernant l'information géologique. (L'infrarouge thermique permet une résolution ther­mographique de 120 mètres et complète les informations présentes dans les autres bandes.)

Bande 7. Cartographie hydrothermique, différenciation des types de roche (géologie minière et pétrolière).

L'analyse simultanée des différentes bandes rehausse souvent les images observées.

Disponibilité géographique des données

Les données T M reçues en Europe concernent jusqu'à présent l'Europe occi­dentale et orientale, le nord de l'Afrique et une partie du Moyen-Orient. Depuis la mise en orbite de Landsat 5, le capteur T M observe également les régions de haute latitude telles que l'Islande, le Groenland, la Scandinavie et le nord de la Russie. Chaque scène transmise par le satellite est définie par les coordonnées de son centre, soit deux chiffres correspondant respectivement à la trace au sol du satellite et à la ligne horizontale. Les deux vaisseaux spatiaux étant en orbite en m ê m e temps, chaque scène est enregistrée tous les huit jours.

Produits disponibles

.g Les images fournies par les satellites Landsat et prétraitées dans les stations de 3. réception sont disponibles sous forme de bandes magnétiques utilisables sur des • ordinateurs différents ou sous forme de produits photographiques.

Distribution des données

L e réseau de distribution Earthnet créé par l'Agence spatiale européenne couvre la plupart des pays européens grâce aux points nationaux de contact. Pour obtenir des informations en vue de choisir (catalogues de données imprimés ou accès à une banque de données), acquérir et utiliser les produits, les traiter à u n stade ultérieur ou éventuellement assister à une démonstration, les utilisateurs peuvent se mettre en relation avec leur point national de contact ou directement avec Earthnet.

Exemple d'une image TM. Il s'agit d'une image en fausse couleur du Nil et de la région du Caire (fig. 4 , voir hors-texte). Les zones vertes sont irriguées, les zones jaunâtres sont les déserts et la zone sombre est la ville du Caire. L e Nil est nette­ment visible, de m ê m e que les configurations des déserts. E n bas à gauche, juste à l'extérieur de la région fertile, on peut discerner les ombres de deux des pyra­mides. Ces données ont été reçues et traitées par la station terrienne Earthnet de Fucino.

Évolution de la télédétection spatiale depuis Landsat 1

L e premier satellite de « ressources terrestres » a été lancé par la N A S A (National Aeronautics and Space Administration) en 1972. Il a changé de n o m par la suite pour prendre celui de Landsat 1. Depuis, quatre autres Landsat ont été mis sur orbite (Landsat 2, 3, 4 et 5) et u n certain nombre de satellites expérimentaux (mission de cartographie thermique, Nimbus 7 et Seasat) ont été construits et lancés pour des applications très diverses relatives à la surveillance de l'environne­ment et de l'océan. L e tableau 1 récapitule les principales caractéristiques de ces satellites de télédétection.

Outre les programmes de satellites automatiques évoqués ci-dessus, la charge utile des vaisseaux spatiaux habités lancés par les États-Unis et l ' U R S S (Gemini, Apollo, Skylab, Shuttle, Spacelab, Soyouz, Saliout, etc.) comportait et comporte toujours des caméras photographiques et d'autres instruments imageurs. Aujour­d'hui, treize ans après le début des opérations du premier satellite « ressources terrestres » la situation est u n peu différente. Alors que les premières missions avaient u n caractère expérimental — tant du point de vue de la technologie du satellite et des capteurs que de celui des applications — on met maintenant en place des systèmes de satellites opérationnels et peut-être commercialement viables pou­vant fournir en permanence des données fiables pour u n grand nombre d'applica­tions essentielles. Parallèlement, u n certain nombre de stations terriennes ont été créées à travers le m o n d e (la figure 5 montre l'emplacement des stations terriennes de Landsat), de sorte que les systèmes de satellites ont une utilité potentielle pour toutes les nations. E n outre, les États-Unis ont mis en place u n système à satellites de poursuite et de retransmission de données ( T D R S S ) sur orbite géostationnaire (à 36 000 k m de la Terre) capable de recevoir les données transmises par les satellites de télédétection gravitant sur une orbite basse (par exemple Landsat 5, qui gravite à une altitude de 705 k m ) et de les retransmettre à une station terrienne des États-Unis. Toutefois, on assiste à une évolution rapide de la situation de

T A B L E A U I . Récapitulation des caractéristiques des satellites de télédétection utilisés par la N A S A

pour l'observation de la Terre et la surveillance des océans et de l'environnement

Satellite

Landsat

i et 2

Landsat 3

Landsat 4

Landsat 5

HOMM (Mission de

cartographie

thermique)

Seasat

Nimbus 7

Alti­tude

(km)

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920

705

705

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800

925

Orbite

Incli­naison

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99

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98

98

108

99

Inter­

valle

de

répé­tition (jours)

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18

16

16

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N / A 1 1/2

2-3

Date de lan­

cement

7/72 et

1/75

1978

7/82

3/84

1977

1978

1978

Principaux capteurs imageurs

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S M B

R B V

S M B T M

S M B

T M

Radiomètre de cartographie

thermique

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80

40

80

30

80

30

500

25

16-144 k m

(fonction

delà

fréquence)

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5km(IR)

800 identique

à Seasat

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4

7

4

7

2

5

6

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Largeur

de la bande de terrain balayée

(km)

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185 130 x 130

185

185

185

185

700

100

(250-350

hors nadir)

900

1 800

600

Ligende des abréviations. S M B = scanneur multibande ; R B V = vidicon à retour de faisceau ; R S O = radar à synthèse d'ouverture ; T M = instrument de cartographie thématique ; C Z C S = analyseur couleur des zones côtières ; S M M R = radiomètre hyperfréquences multicanal à balayage.

quasi-monopole des États-Unis en ce qui concerne la télédétection par satellite à des fins civiles. C o m m e en témoigne la liste ci-après (qui n'est pas exhaustive) un certain nombre de pays autres que les États-Unis et l ' U R S S , ainsi que des organi­sations internationales, ont décidé de mettre au point et de lancer des capteurs et des satellites de télédétection :

E n Europe : L a France avec la série de satellites S P O T ; L a République fédérale d'Allemagne avec le scanneur multibandes opto­

électronique modulaire ( M O M S ) , déjà embarqué deux fois à bord de la navette spatiale des États-Unis ;

L a République fédérale d'Allemagne, en collaboration avec l'Italie, avec un radar à synthèse d'ouverture ( R S O ) en bande X qui doit être embarqué à bord de la navette; 351

«¡runa

Le tracé des frontières ne fait pas autorité D e nombreuses autres stations sont en cours d'étude • Capacité T M non encore définie

F I G . 5. Réseau des stations de réception Landsat.

L'Agence spatiale européenne en collaboration avec la République fédérale d'Alle­m a g n e , avec deux expériences de télédétection (la chambre photogrammétrique et l'expérience de télédétection en hyperfréquence), effectuées à bord de Spacelab, et avec la mission de E R S 1 (premier satellite de télédétection de l 'ASE).

E n Asie : L e Japon avec la série des satellites d'observation de la m e r ( M O S et le satellite

JERSi); L'Inde avec la série des 1 R S (satellites de télédétection indiens). L a Chine avec un satellite transmettant des images relatives aux ressources

terrestres. E n Amérique du Nord : L e Canada avec le satellite Radarsat. E n Amérique du Sud : L e Brésil avec l'expérience brésilienne de navette de télédétection ( B R E S E X ) . Tous ces programmes montrent que l'importance des nouveaux systèmes de collecte d'information est universellement reconnue et que les gouvernements et les orga­nisations internationales — telle l'Agence spatiale européenne (ASE) — prennent des mesures pour les mettre au point et en place.

L e tableau 2 présente une brève récapitulation des principales caractéristiques des diverses missions (y compris celles des États-Unis), qui sont déjà à u n stade avancé de définition ou qui sont m ê m e approuvées*.

* Faute d'information, l'auteur n'est pas en mesure de fournir des données analogues 352 sur les missions soviétiques.

Réalisations européennes et plans pour l'avenir

Il ressort des indications qui précèdent que l'Europe, tant au niveau national qu'au niveau communautaire (ASE) , est très active dans le domaine de la télé­détection. O n trouvera ci-après une brève description des principales réalisations européennes et, lorsque cela est possible, un exemple des résultats obtenus.

Earthnet

C e programme a été lancé en 1978 par l 'ASE pour saisir, archiver et prétraiter des données de télédétection et les distribuer à un nombre toujours plus grand d'utili­sateurs. Tous les États membres et membres associés de l 'ASE y participent : République fédérale d'Allemagne, Autriche, Belgique, Canada, Danemark, Espagne, France, Irlande, Italie, Norvège, Pays-Bas, R o y a u m e - U n i , Suède et Suisse. Les installations de saisie et prétraitement des données déjà créées et en service dans les États membres de l 'ASE ont été intégrées au réseau pour mettre à profit l'expérience existant en Europe. Aujourd'hui, Earthnet comprend quatre stations réceptrices et deux centres de traitement des données enregistrées par radar à synthèse d'ouverture ( R S O ) . Les stations de Fucino (Italie), de Kiruna (Suède) et de Maspalomas (îles Canaries, Espagne) reçoivent les données du système Landsat et celles de Lannion (France) et de Maspalomas les données du satellite Nimbus 7. Les deux centres de traitement des données R S O sont le Royal Aircraft Establish­ment ( R A E ) , à Farnborough (Royaume-Uni), et le Centre national allemand de recherche aérospatiale ( D F V L R ) , à Oberpfaffenhofen (République fédérale d'Allemagne).

L e Bureau du programme Earthnet ( E P O ) , établi à Frascati (Italie), est chargé de la gestion du programme, de la surveillance du réseau, des interfaces avec les utilisateurs de la diffusion des données et de la préparation des activités futures.

Les figures 6 et 7 montrent respectivement la configuration du système Earthnet et la couverture des stations terriennes du réseau.

Les missions Earthnet prévues sont notamment les suivantes : missions utilisant des instruments embarqués sur Spacelab; le(s) satellite(s) de télédétection euro­péen^) {ERS 1); et, sous réserve d'accords en cours de négociation, les missions japonaises M O S (satellite d'observation de la mer) et les missions de télédétection en hyperfréquence embarquées sur la charge utile de la navette spatiale.

Dans les prochaines années, Earthnet cherchera à donner aux utilisateurs des techniques de télédétection par satellite accès aux produits des futures missions expérimentales particulièrement adaptées à leurs besoins en matière de recherche et d'évaluation et à mettre à leur disposition rapidement et régulièrement des produits préopérationnels, tout en maintenant la plus haute qualité possible.

Les expériences de télédétection sur « Spacelab »

L a première charge utile Spacelab de l 'ASE embarquée sur la navette spatiale des États-Unis en novembre 1983 comprenait deux expériences de télédétection, à savoir la chambre photogrammétrique ( M C ) et l'expérience de télédétection en hyperfréquences ( M R S E ) , toutes deux mises au point par le Centre national alle­m a n d de recherche aérospatiale ( D F V L R ) et par l'industrie allemande et fournies à l 'ASE par la République fédérale d'Allemagne pour procéder à des observations de la Terre.

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Mosaïque Landsat M S S canal 6. Extraction automatique de contours linéaires. (Article de V . Carrère et Y . Rabu, fig. 9. C . )

H . C . M . M . Image infrarouge de nuit. Accentuation des directions N 45 et N 90 par filtrage directionnel. (Article de V . Carrère et Y . Rabu , fig. 10. A . )

E n haut, gradient thermique élevé. E n bas, gradient gravimétrique élevé. (Article de V . Carrère et Y . Rabu , fig. 10. B.)

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Landsat

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Fucino Italie

Nimbus-7 HCMM Seasat

SMB

Maspalomas Espagne

Farnborough Royaume-Uni

Lannion France

Bureau du Programme Earthnet,

Frascatl, Italie

Points de contact nationaux

Etats non membres utilisateurs

F I G . 6. Configuration du système Earthnet.

Etats membres utilisateurs

Oberpfaffenhofen Rép. féd.

d'Allemagne

Couverture du réseau Earthnet

Zone de couverture

Landsat—Fucino

Zone de couverture

Landsat- Kiruna

Zone de couverture = = =

H C M M - L a n n i o n

Zone de couverture ^ - ^ — ^ - ^ _

Nimbus-7 —Lannion

Zone de couverture

Seasat—Oakhanger

Zone de couverture ==s=-==ss!

Nimbus-7 —Maspalomas

Zone de couverture

Landsat-Maspalomas

F I G . 7. Couverture des stations terriennes du réseau Earthnet.

Chambre photogrammétrique

L'instrument se compose d'un appareil de prise de vues aériennes modèle Zeiss R M K A30/23 modifié pour s'adapter au système Spacelab. L a chambre comportait deux cassettes interchangeables contenant chacune 150 mètres de pellicule en 23 c m de large. L'une des pellicules était à emulsion noir et blanc, l'autre à emul­sion sensible à la partie infrarouge du spectre. C'était la première fois qu'une chambre photogrammétrique étalonnée garnie d'une pellicule standard pour prises de vues aériennes au format 2 2 x 2 3 c m était utilisée dans l'espace pour prendre des photographies de haute qualité de la surface du globe.

L'expérience visait à explorer les possibilités de la photographie spatiale à haute résolution pour : l'établissement de cartes topographiques et thématiques couvrant notamment les régions du m o n d e les moins peuplées et les moins développées ; la révision et la remise à jour des cartes existantes concernant les autres régions.

L e lancement du Spacelab ayant été remis au 28 novembre, les conditions d'ensoleillement au-dessus des zones à photographier laissaient à désirer ; toutefois, la chambre a permis d'obtenir des séries de clichés stéréoscopiques de très haute qualité d'une partie de l'Afrique, de l'Europe, de l'Amérique du Nord et du Sud, de l'Arabie Saoudite et du sud-ouest de la Chine. Plus de mille photographies ont été prises durant le vol. Par exemple, une photographie prise par la chambre métrique représente les monts N a m Shan (au nord du plateau du Tibet) avec le Sulei Shan culminant à plus de 6 000 mètres au-dessus du niveau de la mer (fig. 8, voir hors-texte). L e lac gelé Hara N u u r , qui se trouve à environ 4 000 mètres au-dessus du niveau de la mer, a une surface équivalant à la moitié de celle du lac de Genève. Dans le coin supérieur à gauche, on peut voir la seule ligne de chemin de fer qui relie la côte est de la Chine à sa frontière occidentale. Les autorités alle­mandes ont négocié avec la N A S A un nouveau vol de la chambre au cours de la mission de la navette E O M prévue pour la mi-1986. L a chambre sera équipée d'un système de compensation du mouvement d'entraînement et trois cassettes de film seront embarquées (au lieu de deux lors du premier vol).

L'analyse préliminaire des images de la chambre métrique pour diverses appli­cations a fourni de très bons résultats et ouvre donc des perspectives passionnantes à la photogrammétrie.

Expérience de télédétection en hyperfréquences

Cette expérience fait appel à une installation radar polyvalente capable d'opérer selon trois modes différents : m o d e radar à synthèse d'ouverture pour fournir des images de la surface de la Terre à haute résolution quelles que soient les conditions météorologiques ; m o d e diffusiomètre bifréquence pour fournir des informations à la fois sur la longueur d'onde et sur la direction dominante des vagues en haute mer ; m o d e radiomètre pour mesurer les radiations thermiques émises en hyper-fréquences par la surface de la Terre.

Malheureusement, il s'est produit une panne de l'amplificateur de puissance et l'appareil n'a pu fonctionner dans les deux premiers modes. Seules, des données radiométriques ont donc été obtenues. Il n'est pas prévu actuellement d'embarquer cet instrument pour une nouvelle mission.

« E R S 1 », premier satellite de télédétection de VASE

E R S 1, dont le lancement est prévu pour le milieu de 1989, devrait être le premier d'une série de satellites de télédétection européens qui seront mis en exploitation

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dans les années 90. Les objectifs du programme ERS 1 sont à la fois économiques et scientifiques. Ils consistent à : Établir, développer et exploiter les applications côtières, océaniques et glaciaires

des données de télédétection. Ces applications, qui permettront d'obtenir davantage de renseignements sur les paramètres océaniques et les conditions relatives à l'état de la m e r , sont d'autant plus importantes que les activités à la côte et au large ne cessent de croître et que de nombreux pays ont adopté la zone économique des 200 milles nautiques. D'autre part, les images tout temps à haute résolution obtenues grâce aux radars à synthèse d'ouverture fourniront aussi des données utiles en plus des données optiques recueillies à partir d'autres satellites tels que Landsat et S P O T ;

Mieux connaître d u point de vue scientifique les zones côtières et l'ensemble des processus océaniques, ce qui permettra, avec la surveillance des régions polaires, d'aller de l'avant dans le Programme mondial de recherches sur le climat (PMRC).

L'accent a été particulièrement mis sur une instrumentation à hyperfréquences capable de fournir des images tout temps et il est prévu de diffuser un certain

Antenne Diffusiomètre "vents"

Antenne S A R *

Antenne Altimètre radar

Radiomètre à balayage dans le sens de déplacement du satellite

Rétroréflecteur laser

Réseau de piles solaires

1 Synthetic aperture radar (radar à ouverture synthétique)

358 F I G . 9. Configuration du satellite ERS 1 en vol et lors du lancement.

nombre de produits dits normalisés aux utilisateurs dans un délai de trois heures après l'observation. Cette rapidité est particulièrement importante pour un certain nombre d'applications (commerciales ou autres) visant à assurer la surveillance de phénomènes extrêmement dynamiques c o m m e les vagues et les vents.

L a figure 9 présente un schéma du satellite et le tableau 3 donne une liste des paramètres géophysiques mesurés par les divers capteurs à bord du vaisseau spatial.

E R S 1 remplira un certain nombre de missions, notamment : Mission météorologique. Il s'agit essentiellement de prévisions météorologiques

et de prévisions sur l'état de la mer à court et à m o y e n terme pour des applications à des activités en mer .

T A B L E A U 3. Mesure des paramètres géophysiques. Performance de ERS 1

Principal paramètre

C h a m p de vents Vitesse

Direction

C h a m p de vagues Hauteur des

vagues

Direction des vagues

Images de la surface de la Terre Zones terrestres, glaciaires, côtières, etc.

Altitude au-dessus de l'océan

Distance d u satellite

Température de surface de la m e r

G a m m e de mesure

4-24 m / s

0-3600

1-20 m

0-3600

50-1 000 m

80 k m

(largeur minimale)

du couloir balayé)

745-825 k m

Couloir balayé : 500 k m

Précision

± 2 m/s (ou 10 % (si ce chiffre est plus élevé)

± 20°

± 0,5 m ou 10 %

(si ce chiffre

est plus élevé)

± 15°

20 %

Résolutions géométrique et radiométrique a) 30 m / 2 5 d B b) 100 m / l d B

Précision absolue 2 m Précision relative ± 10 cm

+ 10 cm

+ 0,5 km

Principal instrument

Diffusiomètre et altimètre « vents »

Diffusiomètre « vents »

Altimètre

Diffusiomètre « vagues »

Diffusiomètre « vagues •

M o d e de prise d'images R S O

Altimètre

P R A R E (équipement de télémétrie et de vélocimétrie de précision)

A T S R (IR) (radiomètre infrarouge à balayage dans le sens de déplacement du satellite)

Vapeur d'eau Plage de 25 k m de large

10 % Sondeur hyperfréquence

Mission climatologique. Il s'agit de fournir des estimations statistiques à long terme de divers paramètres de géophysique marine (vents, vagues, températures à la surface de la m e r ) pour des activités en m e r .

Q Mission de prise d'images. Grâce au radar à synthèse d'ouverture pour des appli-05 cations glaciaires et terrestres (géologie, processus côtiers, utilisation d u sol, agri­

culture, sylviculture...). Il est prévu de lancer u n deuxième satellite, E R S 2, deux ou trois ans plus tard,

en 1992/93, ce qui permettra d'alimenter les utilisateurs en données de façon continue pendant cinq ou six ans. Cela devrait conduire à la mise en place d'un système de satellites opérationnel vers les années 90.

Le scanneur multibande opto-électronique modulaire ( M O M S )

L e scanneur multibande opto-électronique modulaire ( M O M S ) est un nouveau système d'observation de la Terre qui incorpore des détecteurs C C D balayés électroniquement au lieu de dispositifs mécaniques tels que ceux qui sont utilisés dans la série des scanneurs multibandes ( S M B ) et des instruments de cartographie thématique de Landsat. L'instrument a été conçu et fabriqué par la firme Messer-schmitt-Bölkow-Blohm ( M B B ) dans le cadre d'un contrat avec le D F V L R , à la demande du ministre de la recherche et de la technologie de la République fédérale d'Allemagne ( B M F T ) .

L a caractéristique la plus importante du M O M S est l'organisation modulaire des capteurs, de l'électronique, du système de lentilles optiques et des filtres, qui permet d'adapter l'instrument à des tâches ou à des missions géoscientifiques entièrement différentes (« instruments spécialement affectés ») et de le recondi­tionner entre les missions.

Les premières visions expérimentales d'un scanneur à deux canaux adapté à l'espace, le M O M S - 0 1 , ont eu lieu à bord de la plate-forme S P A S - 0 1 , satellite porte-instruments captif de la navette, construit par la firme M B B , embarqué à bord de STS 7 en juin 1983 et de STS1 j/41-B en février 1984. Ces deux vols ont fourni des images à haute résolution prises à une altitude orbitale de 300 k m , dans lesquelles chaque pixel représente au sol un carré de 20 mètres de côté, permettant de nouvelles évaluations géoscientifiques applicables aux domaines suivants : cartographie géologique générale, exploration des ressources minérales, hydrologie, cartographie des ressources renouvelables (agriculture, sylviculture), urbanisme et aménagement du territoire, surveillance des zones côtières, cartographie topogra­phique, recherches sur la performance des capteurs, comparaisons avec les données fournies par plusieurs capteurs tels que S M B , T M , radiomètre évolué à très haute résolution ( A V H R R ) , chambre photogrammétrique, caméra de grand format, radar imageur de la navette spatiale (SIR).

Ces missions introduisent quelques innovations dans le scénario de la télédé­tection spatiale optique. L e M O M S - 0 1 est le premier scanneur spatial, fondé sur la technologie du dispositif à charge couplée ( C C D ) , le premier système modulaire expérimenté dans l'espace, le système multispectral à plus haute résolution qui ait été mis sur orbite et le premier système de télédétection spatiale de la République fédérale d'Allemagne, et il a été embarqué sur le premier satellite de télédétection orienté vers la Terre qui ait été reconditionné et lancé à nouveau en peu de temps. U n e image prise par M O M S - 0 1 en juin 1983 est reproduite ici à titre d'exemple. Elle représente des champs irrigués à 50 k m au sud-est de Riyad, capitale de l'Arabie Saoudite (fig. 10, voir hors-texte). Dans ce désert d'affleurements rocheux et de sables balayés par les vents, seules les techniques d'irrigation modernes per­mettent à l 'homme de cultiver la terre c o m m e le montre cette composition en

fausse couleur où la végétation est représentée en rouge. Les champs sont irrigués par des dispositifs d'aspersion automatique.

M O M S - o i est le premier représentant adapté à l'espace d'une formule d'instru­ment conçue en vue de mettre au point un dispositif complexe de télédétection aménageable en diverses configurations optionnelles. Parmi les autres instruments de cette famille dont l'étude est déjà assez poussée figurent notamment les suivants : U n instrument M O M S - s t é r é o prévu pour 1987/88, assurant une prise de vue

stéréoscopique panchromatique in situ avec une résolution horizontale de 10 mètres et verticale inférieure à 15 mètres, dont les principales applications seront la cartographie topographique 1 / 250 000 - 1 / 5 0 000, l'évaluation d'un modèle de terrain numérique, les cartes orthophotographiques, la cartographie thématique géoscientifique optimisée 1 /250 000 - 1 / 5 0 000 sur la base d'une combinaison de données spectrales et topographiques, la quantification des données multispectrales compte tenu de paramètres tributaires du relief.

U n module S W I R - M O M S avec une ou deux bandes spéciales dans l'infrarouge ondes courtes ( S W I R ) à 1,6 et 2,2 ¡xm, dont les principales applications sont l'amélioration de la cartographie lithologique pour l'exploration des ressources minérales fossiles, la mesure de l'état de la végétation, l'interprétation théma­tique générale, la mesure de l'humidité du sol et de la végétation.

L a modularité de M O M S , associée aux diverses configurations orbitales de la navette, permet d'effectuer des missions spécialisées qui peuvent être considérées c o m m e se prêtant de façon optimale à la saisie de données qui viendront compléter celles que recueilleront les futurs satellites de télédétection.

SPOT

L e programme S P O T a été prévu et conçu c o m m e un système opérationnel et commercial. Arrêté par le gouvernement français en 1978, avec la participation de la Suède et de la Belgique, le programme est géré par le Centre national d'études spatiales ( C N E S ) , qui est chargé de sa mise au point et de l'exploitation des satel­lites. S P O T 1 sera lancé le 11 janvier 1986 et S P O T 2, qui devrait être prêt en 1987, est également en construction. Il a été récemment décidé de mettre au point et de lancer S P O T 3 et 4 en 1990 et 1994, afin d'assurer la continuité de service qu'on attend d'un programme opérationnel de télédétection spatiale.

C'est le C N E S qui s'occupe de l'acquisition, du lancement et du fonctionnement du vaisseau spatial et c'est S P O T - I M A G E , une société commerciale, qui est chargée de la distribution des données et de toutes les relations commerciales avec les utilisateurs. S P O T - I M A G E met actuellement en place un réseau d'agents, de distributeurs et de filiales destiné à répondre aux besoins des marchés locaux.

Caractéristiques du vaisseau spatial

L e satellite S P O T porte deux capteurs identiques H R V (haute résolution visible), composés de barrettes de détecteurs C C D à semi-conducteurs statiques et fonc­tionnant dans la partie visible et proche infrarouge du spectre. S P O T présente notamment deux innovations : la résolution au sol relativement haute des images qu'il produira (10 mètres en prise de vues panchromatiques, 20 mètres en prise de vues multispectrales) et la possibilité d'orienter ses capteurs jusqu'à 27o à l'est et à l'ouest de l'axe vertical local. Cette dernière caractéristique permet de prendre un plus grand nombre de vues d'une zone donnée. Elle permet également des observations stéréoscopiques en combinant des vues prises sous des angles diffé-

•g rents et introduit donc une troisième dimension (l'altitude), qui est essentielle aux g applications cartographiques. L a figure n offre une représentation schématique

'S de S P O T , dont voici les principales caractéristiques : Q Orbite. Circulaire à 832 k m ; inclinaison, 98,7 degrés ; n œ u d descendant à Q 10 h 30 m n ; cycle d'observation, 26 jours.

Haute résolution. D e u x instruments identiques : capacité de visée ± 27 degrés à l'est ou à l'ouest du plan de l'orbite ; largeur de la bande de terrain balayé, 60 k m par instrument à la verticale du satellite ; dimension du pixel, 10 mètres pour les images panchromatiques et 20 mètres pour les images multispectrales ; bandes d u spectre, en prise de vues panchromatiques, 0,51 à 0,73 ¡xm et en prise de vues multispectrales, 0,50 à 0,59 ¡i.m, 0,61 à 0,68 ¡¿m, 0,79 à 0,89 ¡Jim.

Transmission des images. D e u x enregistreurs de bord ayant chacun une capacité de 23 minutes ; diffusion directe à 8 G H z (50 Mbits/sec).

Poids. 1 750 kg. Dimensions. 2 x 2 x 3 , 5 mètres, plus u n panneau solaire de 9 mètres. Afin de donner aux futurs utilisateurs des données S P O T l'occasion de se fami­liariser avec les caractéristiques de son imagerie et ses applications possibles, le Groupement pour le développement de la télédétection aérospatiale ( G D T A ) a effectué plusieurs opérations de simulation en France et dans 14 autres pays. Les données et produits résultant de ces simulations montrent qu'en matière d'agri­culture et d'occupation des sols la haute résolution assurée par S P O T est bien adaptée à la dimension des champs et des parcelles (environ deux hectares) la plus fréquemment rencontrée en Europe. E n outre, la souplesse de la programmation d u satellite permettra les observations répétées qui sont indispensables à une identification correcte des cultures.

E n matière d'urbanisme, il ressort des études de simulation qu'une résolution de 10 mètres devrait permettre l'identification de la plupart des caractéristiques importantes pour les aménageurs. D a n s les études côtières, il devrait être possible de surveiller les phénomènes dynamiques, d'observer les zones d'estran et d'iden-

:;•,::• T e r r e :"

F I G . 11. Représentation schématique de S P O T .

tifier divers types de végétation aquatique. E n cartographie topographique (et dans toutes les formes de cartographie thématique), les études révèlent que l'imagerie S P O T sera compatible avec les normes de production de cartes à l'échelle de i / ioo ooo et permettra la mise à jour de cartes établies à des échelles encore plus grandes. Enfin, les couples de clichés stéréoscopiques autorisent une vision tridimensionnelle très précieuse dans des domaines tels que la géologie et la cartographie topographique, où la perception de l'altitude et de la morphologie présente une importance capitale.

Conclusion

Dans les divers domaines d'application mentionnés ici, les possibilités offertes par la télédétection ne font que commencer à se concrétiser ; de très vastes perspectives s'ouvrent au développement et à l'exploitation de l'observation spatiale de la Terre.

L'Europe porte u n intérêt particulier à la télédétection spatiale et elle dispose déjà, dans ce domaine, d'une solide infrastructure industrielle et d'une active communauté de spécialistes des sciences pures et appliquées qui reconnaît la valeur potentielle des techniques spatiales pour la surveillance d'ensemble de notre environnement. L'Europe a donc tous les outils et toutes les compétences néces­saires pour jouer u n rôle majeur dans un grand programme d'observation de la Terre depuis l'espace. •

Notes

i. Manual of remote sensing, vol. I et II, 2 e éd., American Society of Photogrammetry,

1983-2. « Looking d o w n , looking forward », Earth observation. Sciences and applications. A

perspective, janvier 1985 (ESA/SP-I073)-

Tribune des lecteurs O

C

I Appel aux lecteurs

N o u s serons heureux de publier des lettres contenant des avis motivés — favorables ou non — sur tout article publié dans impact ou présentant les ^ vues des signataires sur les sujets traités dans notre revue. Prière d'adresser s toute correspondance à : Rédacteur, impact : science et société, Unesco, § 7, place de Fontenoy, 75700 Paris (France).

o a

Un spécialiste soviétique nous met en garde

Les progrès incessants de la technologie spatiale et de l'industrie des instruments de précision font de la télédétection une technique en plein essor. Les besoins sans cesse croissants de l'humanité et l'apparition de nouvelles applications de la science et de la technologie spatiales à des fins exclusivement pacifiques sont les meilleurs garants du succès dans ce domaine. Mais la militarisation de l'espace pourrait être un obstacle supplémentaire à rétablissement d'une paix durable. Tel est le sens de la lettre que nous a adressée Neon Aleksandrovitch Armand, docteur es sciences, professeur et directeur adjoint de l'Institut de radiotechnique et d'électronique de l'Académie des sciences de l'URSS. Le professeur Armand a consacré l'essentiel de ses publications à la propagation des ondes radioélectriques et à la télédétection.

L a science doit être mise au service de l ' h o m m e : c'est une vérité reconnue de tous. Mais qui ne sait, cependant, combien de fois des découvertes scientifiques ont été détournées au n o m d'idées perverties et leurs applications dirigées contre l ' h o m m e , porteuses de souffrance et m ê m e de mort ? C'est pourquoi les progrès fantastiques accomplis aujourd'hui par la science et la technologie, qui obligent à résoudre d'urgence des problèmes véritablement mondiaux, ne suscitent pas seulement chez les scientifiques l'optimisme mais sont aussi pour eux, et à juste titre, une source d'inquiétude.

Il serait certes intolérable que des acquis scientifiques c o m m e ceux que repré­sente la télédétection dégénèrent en projets de militarisation de l'espace, qu'ils servent de fondement à une forme ou une autre de « guerre des étoiles ». Il importe tout particulièrement de le rappeler en cette année qui marque le quarantième anniversaire de la fin de la seconde guerre mondiale.

L'Unesco a été créée pour élever — par l'éducation, la science et la culture — les défenses de la paix dans l'esprit des h o m m e s . Aussi est-elle appelée à jouer u n rôle moteur et catalyseur dans le développement de la coopération pacifique entre les peuples. N o u s pensons que la publication dans cette revue de textes consacrés aux objectifs purement pacifiques de la science et de la technologie est pour l'Unesco u n m o y e n de c o m m é m o r e r c o m m e il convient cette étape décisive que fut, pour l'histoire de la civilisation, la fin de la dernière grande guerre.

L a nature est tout à la fois une mine de richesses et la base de notre subsistance. A mesure que les besoins de la société se multiplient, l'exploitation de ses res­sources s'intensifie et leur extraction pose des problèmes toujours plus complexes. A u stade actuel d u développement technologique, l'exploitation des ressources naturelles exige que l ' h o m m e intervienne activement, à une échelle de plus en plus vaste, dans les processus naturels — provoquant bien souvent des change-

en Afrique du Nord française ; la bataille de Stalingrad brise l'élan de l'offensive allemande.

1942-1943 L ' U R S S et la Chine occupées adoptent la politique de la « terre brûlée » pour priver de ressources les envahisseurs.

1943-1944 L a Sicile, puis la partie continentale de l'Italie sont envahies. Affaiblissement sensible de la machine économique et militaire allemande.

1944 Les Alliés occidentaux envahissent le nord et le sud de la France.

1945 Hitler se suicide, les Allemands capitulent en mai, les Alliés sont victorieux à l'ouest. Les États-Unis lancent deux bombes atomiques sur des villes japonaises, et l'Union soviétique déclare la guerre au Japon. Les Japonais signent l'acte de capitulation en septembre, mettant ainsi fin à la deuxième guerre mondiale. O n dénombre environ 40 millions de morts. E n vertu du Traité de San Francisco, l'Organisation des Nations Unies remplace la Société des Nations. Création de l'Unesco.

1946 Les procès des grands criminels de guerre se tiennent à Nuremberg et à Tokyo.

1951 Les anciens Alliés, à l'exception de l ' U R S S , signent un traité de paix avec le Japon.

1955 Signature du Traité d'État avec l'Autriche, qui recouvre son indépendance.

1985 A u c u n traité n'a encore été signé avec l'Allemagne (maintenant divisée en deux) pour marquer la fin de la deuxième guerre mondiale. Quarantième anniversaire de la fin de la guerre et de la création des Nations Unies et de l'Unesco.

Impact : science et société

ments irréversibles et parfois indésirables. Aussi est-il indispensable que nous cherchions comment rationaliser la gestion des ressources du sol et du sous-sol. L e problème n'est plus d'ordre local : il réclame des études et une surveillance qui ne pourraient être effectuées qu'à l'échelle de la planète.

La télédétection remonte à VAntiquité

L a dimension mondiale du problème est illustrée par le rôle important que les océans de la planète jouent dans la formation de l'atmosphère terrestre et par leur influence prépondérante sur le temps et les climats. Les océans constituent à la fois u n immense réseau de communication et une réserve de ressources alimen­taires et, en tant que tels, ils suscitent depuis longtemps l'intérêt, pas seulement de quelques pays, mais de l'humanité tout entière.

Les techniques de télédétection, auxquelles le présent numéro est consacré, ont une longue histoire. D ' u n e certaine manière, on peut dire qu'elles sont apparues au cours de l'évolution, lorsque les êtres vivants furent dotés d'organes de la vue et de l'ouïe leur permettant d'explorer le m o n d e extérieur. Dans le domaine pro­prement scientifique, l'astronomie et la radio-astronomie ont apporté une contri­bution majeure au développement des techniques de télédétection. Grâce à elles,

par satellite permettent à l'Union soviétique d'économiser des millions de roubles. g Toutefois, l'intérêt principal de ces techniques ne réside pas tant dans leur S

faible coût que dans la possibilité d'obtenir des informations très précieuses qui, — autrement, nous feraient défaut. C'est pourquoi les données rassemblées par ,§ télédétection ne viennent pas simplement s'ajouter aux connaissances déjà accumu- u lées : elles constituent u n saut qualitatif dans l'observation de notre planète. _g

L ' u n de ces avantages qualitatifs est le degré de généralisation atteint, qui fait ¿ ressortir les grandes lignes d'un paysage ou, à l'inverse, g o m m e les détails. L e principe est le m ê m e que lorsque vous regardez une œuvre d'art : si vous vous approchez trop près d'une peinture ou d'une sculpture — jusqu'à avoir le nez dessus — tout ce que vous distinguerez, c'est l'éclat des couleurs. Reculez de quelques pas et de nombreux détails d'intérêt secondaire s'estomperont ; en revanche, les détails les plus importants ressortiront avec une netteté accrue. Les intentions de l'artiste apparaîtront plus clairement, vous percevrez les rapports existant entre les différents éléments de l'œuvre, vous en découvrirez la beauté et l'harmonie. C'est probablement ce que ressentent les cosmonautes lorsqu'ils contemplent la Terre depuis leur engin spatial. Et, devant une photographie du globe prise par satellite, on ne peut qu'être frappé par la beauté de notre planète.

U n e autre caractéristique importante de la télédétection est de fournir des informations sur des régions inaccessibles. N o u s avons déjà souligné à quel point cela était important pour la météorologie et, plus précisément, pour prévoir l'évo­lution du temps.

Contributions à l'océanographie et aux sciences de la Terre

L a liste des tâches qui peuvent être accomplies à l'aide de la télédétection est encore longue. L a météorologie a besoin, on l'a vu, de données collectées à l'échelle planétaire. Cela nécessite, entre autres opérations, d'établir des cartes des nuages pour en étudier la dynamique, de rassembler des informations permettant d'évaluer le déplacement des masses d'air et de déterminer l'emplacement et l'intensité des fronts atmosphériques. Il devient également possible d'étudier en détail les précipitations, de dresser la carte des températures de la surface et de l'atmosphère terrestres et de rassembler de nombreuses autres données nécessaires à la prévision météorologique.

L a photographie spatiale et l'imagerie électronique trouvent aussi de nombreuses applications en géologie, puisque l'analyse de la configuration (ou topographie) de la surface du globe nous renseigne sur la composition des couches les plus pro­fondes de la lithosphère, sur certains processus géochimiques et sur l'emplacement des gisements de minerai.

L a télédétection facilite sans aucun doute la prospection de différents types de minerai. L e Congrès géologique international, qui s'est tenu à Moscou en 1984 et qui a réuni des spécialistes de nombreux pays, constitue un bon exemple de coopération dans ce domaine. L 'une de ses activités a été d'examiner les problèmes que pose la télédétection appliquée à la prospection des minerais soudes (projet 143 du Programme international de corrélation géologique, financé conjointement par l'Unesco et par l'Union internationale des sciences géologiques)*.

L a télédétection peut aussi nous permettre de réaliser de grands progrès dans des domaines c o m m e l'océanologie — étude des températures de surface de l'océan,

* Projet 143 du P I C G , L a télédétection et la prospection des ressources minérales, officiellement achevé en 1982.

in extenso la lettre qu'il avait fait paraître à ce sujet dans la revue Sc ience . Elle ^ serait de toute façon beaucoup plus longue et beaucoup plus détaillée que notre £2 article. Les lecteurs qui se reporteront à l'article d'Ames sur lequel était fondé celui ~ de P . H. Abelson sont invités à lire également le texte complet de la lettre envoyée ^> par le DT Epstein, qu'ils trouveront dans le numéro de Sc ience dont il donne u ci-dessous la référence.

Je viens de prendre connaissance du n° 136 d'impact, qui a pour thème « Les substances naturelles et notre vie quotidienne » (vol. 34, n° 4,1984) et dans lequel est reproduit un editorial de Philip H . Abelson intitulé « U n e alimentation cancé­rigène », qui avait paru initialement dans Science. Je tiens à faire observer que, de l'avis d'un grand nombre de scientifiques américains qui participent activement à l'étude du problème de la carcinogénécité de l'environnement et du milieu professionnel, cet editorial sous-estime gravement l'ampleur et la portée des pro­blèmes que soulève l'exposition aux agents cancérigènes industriels et risque de décourager les tentatives visant à réglementer cette exposition, qui peut être évitée.

Vous trouverez ci-joint une lettre parue dans Science (vol. 224, p . 660-667,1984) sous m a signature et celle de quelque dix-huit personnes dont la plupart sont des spécialistes reconnus de la carcinogenèse de l'environnement, notamment le D r Eula Bingham, directeur de l'Occupational Safety and Health Administration et secrétaire adjoint au travail dans l'administration Carter, lettre qui tente de rectifier les nombreuses erreurs contenues dans l'article Abelson/Ames. Compte tenu de l'importance de ces problèmes et aussi de la nécessité de maintenir dans votre revue un équilibre entre les opinions présentées, je vous prierai de bien vouloir publier cette lettre in extenso, par exemple sous le titre « Réfutation de l'éditorial de P . H . Abelson concernant les carcinogènes alimentaires ». Je vous serais obligé de m e faire savoir, au m o m e n t qui vous semblera opportun, quelle suite vous avez donnée à m a demande.

On trouvera ci-après une version abrégée de la lettre que nous a adressée le D 1 Epstein

L'affirmation d ' A m e s selon laquelle rien ne prouve que les taux de cancer aient, d'une manière générale, augmenté récemment aux États-Unis ou au Royaume-Uni — mis à part les cancers attribués au tabac — se fonde sur des analyses épidémio-logiques qui, pour des motifs peu convaincants, excluent les individus de plus de soixante-cinq ans et les Noirs de tous âges et attribuent presque exclusivement au tabac Pétiologie de cancers de divers organes, en plus des cancers du p o u m o n . O r , en réalité, les taux globaux de cancer ont fortement augmenté depuis 1970. A u x États-Unis, les taux d'incidence et de mortalité (taux comparatifs sur la base d'une population type correspondant à la structure par âge de 1970) ont fortement augmenté depuis la fin des années 60, en particulier chez les personnes âgées de plus de soixante ans, chez les Noirs de tous âges et dans toute une g a m m e de sous-groupes professionnels. D e 1969 à 1976, les taux de mortalité masculine chez les Blancs et les Noirs ont augmenté respectivement de 8 % et 17 %, et les taux de mortalité féminine de 4 % pour les femmes blanches et de 6 % pour les femmes noires. Cet accroissement a été particulièrement prononcé pour le cancer du p o u m o n — 21 % et 32 % respectivement chez les Blancs et les Noirs de sexe masculin, et 74 % et 56 % respectivement chez les femmes blanches et les femmes noires. Mais les taux ont également progressé en ce qui concerne les cancers d'autres organes, notamment, chez les Blancs, le cancer de la prostate (1 % ) , chez

dieldrine étaient cancérigènes à des concentrations dans l'alimentation comprises g entre 0,1 et 20 p p m ; d'autre part, on a trouvé dans la graisse humaine des résidus îj de chlordane et d'heptachlore à des concentrations similaires à celles observées — chez des rats chez lesquels des effets cancérigènes avaient été induits par ces pesti- ^ cides. Selon tous les principes d'extrapolation, de telles expositions devraient se o traduire par un accroissement du taux des cancers chez l ' h o m m e . L'usage très répandu du chlordane et de l'heptachlore dans la lutte antitermites représente une autre source majeure d'expositions cancérigènes...

L a validité du point de vue d ' A m e s sur le risque que représentent les pesticides de synthèse cancérigènes présents dans l'alimentation n'est pas corroborée par les données récentes relatives aux résidus de dibromure d'éthylène ( E D B ) , dont les concentrations dans la farine et dans la pulpe d'agrumes atteignent 5 000 parties par milliard. L ' E P A a estimé, en utilisant là encore des procédures qui minimisent le risque, que des expositions pendant une vie entière à des concentrations alimen­taires d ' E D B de 31 parties par milliard — soit le cas réaliste le plus défavorable — produisaient des risques de cancer de io~4 à io - 3 représentant de 300 à 3 000 décès environ par an ; quant aux risques professionnels, ils atteindraient 40 %, selon les estimations...

A m e s parle à peine de l'insuffisance de la réglementation concernant l'exposition à toute une série d'agents cancérigènes environnementaux et professionnels, ce qui contraste avec l'importance exagérée qu'il donne aux régimes alimentaires riches en graisses et pauvres en fibres et aux aliments calcinés par la cuisson, qui consti­tuent selon lui des « facteurs majeurs de risque » ; pourtant, les éléments qui viennent étayer une telle affirmation, lorsqu'il en existe, ne sont généralement pas probants. U n rapport récent conclut que, « dans les seules études sur les cancers humains où la consommation totale de fibres ait été quantifiée, aucune association n'a été constatée entre la consommation totale de fibres et le cancer du côlon ». L a thèse selon laquelle une consommation élevée de matières grasses serait une cause majeure du cancer du sein et du côlon est fondée sur des études expérimentales et épidémio-logiques. Cependant, les éléments de preuve dont on dispose sont faibles et incon­sistants. Il ne semble pas exister de données établissant, sur la base d'études par pays, une corrélation entre la teneur en graisses de l'alimentation — c'est-à-dire la variable critique étudiée dans les expérimentations sur l'animal — et les taux de cancers du côlon et du sein ; certes, ces taux sont fortement córreles avec la consom­mation absolue de graisses mais la corrélation est également bonne avec d'autres indicateurs du niveau d'industrialisation, tels que la production d'énergie par habitant.

E n outre, il a fallu généralement accroître jusqu'à 20 fois la consommation de graisses alimentaires pour qu'augmente la production de tumeurs chez les rongeurs après administration d'agents cancérigènes, alors que, d'un pays à l'autre, la consommation totale de graisses ne varie m ê m e pas, en général, du simple au double. Enfin, dans deux grandes études de cas servant de contrôle, aucune association entre la consommation de graisses et le taux des cancers du sein n'a p u être prouvée. Ces considérations ne tendent nullement à nier qu'un régime alimentaire prudent soit un important facteur de santé, ni qu'il soit nécessaire de poursuivre dans ce domaine des recherches de nature à aboutir à la mise en œuvre, dans l'avenir, de stratégies de prévention du cancer ; un régime alimentaire pauvre en graisses et riche en fibres non seulement diminue l'absorption de contaminants cancérigènes de synthèse solubles dans les graisses, mais encore réduit le risque de maladies cardio-vasculaires et de diverticulite.

Les éléments de preuve relatifs à la signification qualitative et quantitative qu'il convient d'attacher, dans les régimes alimentaires généralisés, aux exemples de

A venir... Le prochain numéro d'Impact : science et société (n° 141) aura pour thème :

Recherche, technologie de pointe et multinationales

Parmi les auteurs : R . N . K h a n (Inde), Les compagnies multinationales ; John W . Forje (Suède), Les perspectives de la recherche et de la technologie de pointe en Afrique ; C . Eugster (Suisse), Le partage du marché et l'éthique en matière de relations dans le Tiers M o n d e ; Egon Kemenes (Hongrie), La pénétration du marché par les multinationales ; A . - M . Faruqui (Pakistan), Science et technologie : le dilemme du Tiers M o n d e .

N ° 142

La recherche scientifique et l'agriculture de demain

N° 143

Une révolution dans la protection de la santé : nouvelles attitudes envers des approches anciennes

N°i44 La vulgarisation scientifique : historique, suecas et échecs

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SCHAAN. L U X E M B O U R G : Librairie Paul Bruck, 22, Grand-Rue,

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démocratique de Madagascar pour l'Unesco, B.P. 331, ANTANANARIVO.

MALAISIE : Federal Publications Sdn. Bhd., Lot 8238 Jalan 222, Petaling Jaya, S B L A N G O R . University of Malaya Co-operative Bookshop, K U A L A L U M P U R 22-1 I.

M A L A W I : Malawi Book Service, Head Office, P . O . Box 30044, Chichiri, B L A N T Y K E 3.

M A L I : Librairie populaire du Mali, B.P. 28, B A M A K O . M A L T E : Sapienza's Library, 26 Republic Street, V A L L E T T A . M A R O C : Toutes les publications : Librairie « Aux belles

images •, 282, avenue M o h a m m e d - V , R A B A T (CCP 68-74). Librairie des Écoles, 12, avenue Hassan-II, C A S A B L A N C A . « Le Courrier » seulement (pour les enseignants ) : Commis­sion nationale marocaine pour l'Unesco, 19, rue Oqba, B.P. 420, AGDAL-RABAT (CCP 324-45).

M A U R I C E : Nalanda Co. Ltd., 30 Bourbon Street, P O R T -LOUIS.

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M O N A C O : British Library, 30, boulevard des Moulins, M O N T E - C A R L O .

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NÉPAL : Sajha Prakashan, Polchowk, K A T H M A N D U . N I C A R A G U A : Librería Cultural Nicaragüense, calle 15 de

Septiembre y avenida Bolívar, apartado 807, M A N A G U A . N I G E R : Librairie Mauclert, B .P . 868, N I A M E Y . N I G E R I A : The University Bookshop of Ife. The Univer­

sity Bookshop of Ibadan, P . O . Box 286, I B A D A N . The University Bookshop of Nsukka. The University Book­shop of Lagos. The Ahmadu Bello University Bookshop of Zaria.

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N O U V E L L E - C A L É D O N I E : Reprex S A R L , B .P . 1572. N O U M É A .

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i-Azam,P.O. Box 729, L A H O R E 3. P A N A M A : Distribuidora Cultura Internacional, Apar­

tado 7571, Zona 5, P A N A M A . P A R A G U A Y : Agencia de Diarios y Revistas, Sra. Nelly A .

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R É P U B L I Q U E D O M I N I C A I N E : Librería Blasco, avenida Bolívar n.° 402, esq. Harmanos Deligne, S A N T O D O M I N G O .

R É P U B L I Q U E - U N I E D E T A N Z A N I E : Dar es Salaam Bookshop, P . O . Box 9030, D A R ES S A L A A M .

R O U M A N I E : I L E X I M , Import-Export, 3 Cajea 13 Decem-brie, P . O . Box 1-136/1-137, B U C U R E S T I .

R O Y A U M E - U N I : H . M . Stationery Office, 51 Nine Elms Lane, L O N D O N S W 8 5 D R . Government bookshops : Lon­don, Belfast, Birmingham, Bristol, Edinburgh, Manches­ter. Pour les cartes scientifiques seulement : McCarta Ltd, 122 Kings Cross Road, L O N D O N W C I X 9 D S .

S É N É G A L : Librairie Clairafrique, B.P. 2005, D A K A R . Librairie des Quatre-Vents, 91, rue Blancbot, B .P . 1820, D A K A R .

SEYCHELLES : New Service Ltd., Kingstate House, P.O. Box 131, M A H É . National Bookshop, P.O. Box 48, M A H É .

S I E R R A L E O N E : Fourah Bay, Njala University and Sierra Leone Diocesan Bookshops, F R E E T O W N .

S I N G A P O U R : Federal Publications (S) Pte Ltd., Times Jurong, 2 Jurong Port Road, S I N G A P O R E 2261.

S O M A L I E : Modern Book Shop and General, P . O . Box 951, M O G A D I S C I O .

S O U D A N :AlBashir Bookshop, P . O . Box 1118, K H A R T O U M . SRI L A N K A : Lake House Bookshop, Sir Chittampalam

Gardiner Mawata, P . O . Box 244, C O L O M B O 2. S U È D E : Toutes ¡es publications : A / B C . E . Fritzes Kungl.

Hovbokhandel, Regeringsgatan 12, Box 16356, S-103 27 S T O C K H O L M . « Le Courrier • seulement : Svenska F N -Förbundet, Skolgränd 2, Box 15050, S-104 65 S T O C K H O L M . Pour les périodiques seulement : Wennergren-Williams A B Box 30004, S 104 25 S T O C K H O L M .

SUISSE : Europa Verlag, Rämistrasse 5, 8024 Z U R I C H . Librairies Payot à Genève, Lausanne, Bàle, Berne, Vevey, Montreux, Neuchâtel et Zurich.

S U R I N A M E : Suriname National Commission for Unesco, P . O . Box 2943, P A R A M A R I B O .

T C H A D : Librairie Abssounout, 24, av. Charles-de-Gaulle, B .P . 388, N ' D J A M E N A .

T C H É C O S L O V A Q U I E : S N T L Spalena 51, PRAHA I (Exposition permanente). Zahranicni literatura, 11 Souke-nicka, P R A H A I . Pour la Slovaquie seulement : Alfa Verlag, Publishers, Hurbanovo nam. 6, 893 31 BRATISLAVA.

T H A Ï L A N D E : Nibondh and Co. Ltd., 40-42 Charoen Krung Road, Siyaeg Phaya Sri, P.O. Box 402, B A N G K O K . Suksapan Panit, Mansion 9, Rajdamnern Avenue, B A N G K O K . Suksit Siam Company, 1715 Rama IV Road, B A N G K O K .

T O G O : Librairie evangélique, B.P. 378, L O M É . Librairie du Bon Pasteur, B.P. 1164, L O M É . Librairie universitaire, B.P. 3481, L O M É .

T R I N I T É - E T - T O B A G O : National Commission for Unesco, 18 Alexandra Street, St. Clair, T R I N D J A D W . I .

T U N I S I E : Société tunisienne de diffusion, 5, avenue de Carthage, T U N I S .

T U R Q U I E : Haset Kitapevi A . S . , Istiklâl Caddesi n" 469, Posta Kutusu 219, Beyoglu, I S T A N B U L .

U R S S : Mezhdunarodnaja Kniga, M O S K V A G-200. U R U G U A Y : Edilyr Uruguaya, S .A. , Maldonado 1092,

M O N T E V I D E O . V E N E Z U E L A : Librería del Este, avenida Francisco de

Miranda 52. ediñcio Galipán, apartado 60337, C A R A C A S . D I L A E C A . , calle San Antonio entre av. Lincoln y av. Casanova edificio Hotel Royal, local 2, apartado 50304, Sabana Grande, C A R A C A S .

Y O U G O S L A V I E : Jugoslovenska Knjiga, Trg. Repu­blike 5/8 P . O . B . 36, 11-001 B E O G R A D . Drzavna Zalozba Slovenije, Titova C . 25, P . O . B . 50-1, 61-000 L J U B L J A N A .

Z A Ï R E : Librairie du C I D E P , B.P. 2307, K I N S H A S A I. C o m ­mission nationale zaïroise pour l'Unesco, Commissariat d'État chargé de l'éducation nationale, B.P. 32, K I N S H A S A .

Z A M B I E : National Educational Distribution C° of Zambia Ltd., P . O . Box 2664, L U S A K A .

Z I M B A B W E : Textbook Sale» (PVT) Ltd., 67 Union Avenue, H A R A R E .

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