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Télédétection passive à micro-ondes

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Vidéo 1 Nous allons discuter de la télédétection passive par micro-ondes. Et rappelez-vous quand nous avons discuté de différents types de télédétection et donc 2 types fondamentalement, nous avons différencié, l'un est la télédétection active et l'autre est la télédétection passive et la télédétection active comme vous le savez, la télédétection à micro-ondes, mais est passive, sous la catégorie de la télédétection passive, il y a aussi la possibilité d'avoir une télédétection hyperfréquence passive. Parce que les objets dans les objets naturels aussi sans aucune autre source d'énergie, ils émettent aussi de l'énergie dans la partie micro-onde du spectre EM, bien que cette énergie soit très, très peu comparée à d'autres comme l'énergie réfléchie ou émise et cette énergie micro-onde passive est très réduite, donc les objets naturels lorsqu'ils émettent qui peuvent aussi être enregistrés par des capteurs et ils étaient des capteurs à une résolution relativement grossière dont nous discuterons bientôt. Ce que nous voyons ici, c'est que cette partie du spectre EM, qui est de 8 à 14 micromètres, peut être utilisée ici. Et comme vous pouvez le voir aussi, c'est l'existence de la radiance spectrale et là on voit ce micro-onde passif. Donc, cette partie est pour le micro-onde actif ou désolé pour le micro-onde thermique et cette partie est pour le micro-onde passif de 0,15 à 30 centimètre et là la courbe de radiation du corps noir pour celui-ci est également montrée ici aussi. Et donc, on peut voir ici que cette partie des signaux hyperfréquences passifs peut être enregistrée par les satellites. Bien que nous sachions que cette énergie est très faible en quantité et donc et qu'elle est dans de longues longueurs d'onde. Le problème vient donc de la résolution de l'espace, car pour enregistrer un signal dans un capteur situé à environ 800 kilomètres de la Terre, vous avez besoin d'une grande surface de signaux. Et donc aller ou adopter pour un spécialement pour des images à très faible résolution, mais cela a été fait par le passé et nous verrons que ce sont ces satellites et d'autres choses. La région des micro-ondes en termes de fréquence dont nous discutons ici qui est de 1 à 200 Giga hertz ou en termes de longueur de 0,15 à 30 centimètres et qui utilise les mêmes principes que la télédétection thermique parce que, comme dans le cas des objets de télédétection thermique au-dessus de zéro absolu, émettent de l'énergie qui peut être enregistrée par les capteurs qui fonctionnent dans la partie infrarouge thermique du spectre électromagnétique. Donc, aussi, micro-ondes et aussi est émis par certains par les objets, mais il s'agit d'une énergie très basse et néanmoins, que 2 peut être enregistré, peu importe comment la résolution spatiale est basse. Donc, il y a eucapteurs, qui sont des capteurs multi fréquence et la télédétection multi polarisante dans la raison micro-ondes passive micro-onde a été fait et la source d'énergie faible pour que nous avons besoin d'un grand IFOV et ceci est l'IFOV signifie un champ de vision instantané. Et les bandes sont aussi généralement très larges. Donc parce que l'énergie qui est émise dans la région des micro-ondes par les objets naturels est très, très petite et donc, comme mentionné que pour s'enregistrer par capteur dans un espace, vous avez besoin d'un grand champ de vision instantanée IFOV et que fondamentalement directement lié à la résolution de l'espace et le groupe n'aiment pas non plus les bandes très étroites que vous obtenez dans une partie visible du spectre EM.Mais ici les bandes sont très, très et très grandes dans ce domaine. Donc, plus près des capteurs optiques et infrarouges classiques, alors radar pourquoi le radar est un micro-onde actif et qu'un infrarouge thermique infrarouge visible ou une télédétection hyperfréquence passive. C'est pourquoi il s'agit spécifiquement de ce que l'on appelle le micro-ondes passif non simple télédétection radar à micro-ondes ou télédétection active. Maintenant, la télédétection par micro-ondes utilise des longueurs d'onde d'environ 1 centimètre à quelques dizaines de centimètres, ce qui permet des observations dans toutes les conditions météorologiques, sans pour autant limiter par le nuage ou la pluie, parce que la taille des particules est plus petite par rapport aux longueurs d'onde, et par conséquent elles ne font pas obstacle à ces ondes, et elles peuvent passer par des nuages, de la pluie ou du brouillard. Et un tel avantage n'est pas possible comme vous le savez avec le visible ou l'infrarouge. Parce que la longueur d'onde est très petite. Par conséquent, ces particules sont des gouttelettes d'eau, elles créent un problème dans la télédétection infrarouge visible ou thermique. En outre, la télédétection à micro-ondes fournit également des informations uniques et c'est un vent de mer et des directions d'ondes qui sont dérivées de caractéristiques fréquentes nous utilisons aussi l'effet Doppler et différentes polarisations sont également possibles en combinaison avec la télédétection par micro-ondes. Et bien sûr, rétrodiffusion, etc. Donc, cela ne peut pas être observé par des capteurs visibles ou infrarouges. Ainsi, à des fins très particulières, la télédétection par micro-ondes est certainement sous-entendue et très utile. Cependant, elle a besoin d'une analyse de données sophistiquée, le traitement des données est complètement différent du traitement des données de vos images ou capteurs infrarouges ou infrarouges visibles là où il y aimages directement. Mais dans le cas de la télédétection par micro-ondes, vous obtenez les données sous forme d'ondes et le traitement doit être fait pour que nous obtrions un bon type d'images informelles. Donc, cela nécessite un traitement intensif. Comme je l'ai déjà mentionné précédemment et aujourd'hui, que la télédétection par micro-ondes et ce que la télédétection globale peut être divisée en catégories actives et passives, en particulier la télédétection à micro-ondes peut également être divisée en deux catégories, l'une estmicro-ondes actives, dont nous discuterons en détail plus tard. Et puis le micro-ondes passifdont nous discutons maintenant. Ainsi, le type actif reçoit la diffusion arrière parce que le satellite ou le capteur lui-même le sens de l'impulsion d'énergie ou de signaux vers le sol et ce qui est reflété par ou après l'atténuation, il est reçu par le même capteur. Donc, c'est essentiellement le micro-ondes transmis qui est un incident sur la surface du sol et le meilleur exemple de ceci est le radar à synthèse d'ouverture et il y a des micro-ondes, des nuages de points, des altimètres radar, etc.. Ils font tous partie de la télédétection micro-ondes active, il y a différents satellites, nous avons discuté de quelques exemples de plus une partie des applications dont nous discuterons plus tard sur la télédétection micro-ondes active. En cas de télédétection passive qui reçoit le rayonnement micro-onde émis par les objets sur le sol lui-même. Donc, comme un signal actif, le signal ou le pouls doit être envoyé par le capteur lui-même, mais ici l'émission micro-ondes naturelle est enregistrée, c'est pourquoi il estappelé passif. Les radiomètres à micro-ondes sont donc l'un des capteurs hyperfréquences passifs de cette catégorie. En passant par la télédétection micro-ondes, les caractéristiques d'un objet peuvent être détectées à partir de la relationentre la puissance reçue et les caractéristiques physiques de l'objet, telles que l'atténuation ou les caractéristiques de rayonnement. Alors, pourquoi cette relation qui est exploitée. Ike ici c'est des capteurs hyperfréquences passifs. Donc, le capteur principal ici est le radiomètre micro-ondes et quelles sont les cibles ou où il peut être appliqué. Ainsi, près des bandes de surface de la mer, il est utilisé, la température de la surface de la mer ou les estimations du SSD qu'on peut utiliser est utilisée et la condition de la mer, qu'elle soit calme ou très volatile, que l'on peut voir la salinité également ou la glace de mer, la vapeur d'eau, la teneur en eau des nuages, l'intensité des précipitations.Toutes ces choses sont étudiées à l'aide de la télédétection hyperfréquence passive, de la température de l'air également, de l'ozone du vent, de l'aérosol et du NO 2 et d'autres composants atmosphériques y sont aussi, je montrerai par exemple, où les données de télédétection à micro-ondes ont été utilisées pour estimer que ce n'est pas la Terre dans une partie de l'Himalaya. Donc, diverses applications sont là. Et ceci dit que nous avons déjà touché plus tôt et que la télédétection globale peut être divisée en passive et active et quand nous venons pour le passif, voici comment le micro-ondes passif est ici. Dans le cas d'un micro-ondes actif et qui est en fin de compte la dispersion, le radar à synthèse d'ouverture qui est le composant le plus courant du micro-ondes actif. En cas de radiométrie hyperfréquence passive et de sondage à micro-ondes, ces 2 éléments sont utilisés en cas de télédétection passive à micro-ondes.
Vidéo 2
Maintenant, vous savez ce qui se passe exactement dans le cas de la télédétection hyperfréquence passive qui détecte l'énergie naturelle des micro-ondes. L'accent est ici mis sur l'énergie micro-onde naturelle, aucune énergie artificielle ou synthétique envoyée par le capteur lui-même, mais c'est l'émission naturelle dans la partie micro-ondes du spectre EM, qui est émise par différents objets ou surface de la terre. Donc, ces capteurs à bord de satellites sont capables de détecter l'énergie des micro-ondes naturelles, qui peut être réfléchie ou émise par la surface de la terre, réfléchie parfois en environnement naturel ou dans l'atmosphère aussi, il pourrait y avoir de l'énergie micro-ondes et c'est vous savez que l'interagit avec la surface de la terre, puis de nouveau reflété. Ainsi, les deux types d'énergie micro-onde naturelle peuvent être enregistrés par les capteurs. Et comme vous le savez, tous les objets de l'environnement naturel émettent non seulement le dans la partie infrarouge thermique du spectre EM, mais aussi dans la région des micro-ondes et parfois ils reflètent aussi l'énergie selon les conditions et une très faible quantité d'énergie micro-onde passive. Cette partie que je voudrais souligner est très petite, la quantité d'énergie qui est émise ou réfléchie dans une région à micro-ondes par des objets naturels est très minime. Par conséquent, vous avez besoin d'un grand IFOV et, par conséquent, vous finiez avec des images ou des données très grossiers. Ainsi, l'amplitude de cette émission micro-onde passive est essentiellement proportionnelle au produit de l'émissivité de la cible et de la température de surface. Donc, souvenons-nous de ces lois de déplacement de Wien ’ et d'autres lois dont nous avons discuté qu'elles dépendront essentiellement ou qu'elles sont proportionnelles au produit de l'émissivité de la cible et de sa température. Donc, si la température est plus l'émissivité de la cible va être plus vous aurez plus d'énergie micro-onde passive et donc, elle peut être enregistrée. Et donc, ici, comme on l'a vu, bien que l'énergie puisse être une très petite dans la région des micro-ondes, mais quelle que soit sa taille, mais de toute façon et elle est dans la longueur d'onde longue et elle peut être enregistrée par les capteurs. Comme les courbes que nous avons déjà discutées. Donc, très brièvement je vais y aller sur l'axe y, vous avez une émitance spectrale spectrale en watts par carré dans différentes longueurs d'onde. Et la longueur d'onde est ici et c'est ce que vous voyez qu'il ya une partie visible est montré ici. Donc, voyez cette courbe de 300 Kelvin et ceci est pour un objet éternel sur la surface de la terre. Donc, c'est la radiance du spectre, qui est à nouveau sur un autre axe est là. Alors que vous voyez que lorsque nous allons pour la longueur d'onde inférieure, nous obtenons une grande quantité d'énergie, mais quand nous allons vers la longueur d'onde plus longueet surtout je parle de la région hyperfréquences passive, alors l'énergie qui est émise, elle devient très petite, toutes ces courbes bien qu'elles soient très bien séparées dans la partie visible du spectre EM qu'elles deviennent presque dire à la fin ici dans une gamme de 100 micromètres. Donc, l'énergie est très, très basse, le faible rayonnement de l'onde longue est là, l'énergie visible que j'ai déjà mentionnée et la courbe de rayonnement du corps noir est 5777 Calvin ou à la température de sens du soleil qui est la température du soleil est jaune. Et puis la température du corps noir de la Terre. C'est le 300 Kelvin est la terre. Donc, vous pouvez voir que même votre énergie solaire ou la température du soleil qui devient trop petite quand on va vers la grande longueur d'onde, c'est une chose de 100 micromètres. Ainsi, il y a un rayonnement provenant des corps thermiques, même à une longueur d'onde plus longue, qui s'étend dans la micro-région du spectre EM et qui fait partie de la vision micro-ondes. Et tout ce que nous appelions comme micro-ondes passif. Ainsi, des capteurs à micro-ondes passifs utilisent une antenne aussi appelée corne pour détecter les photons à des fréquences micro-ondes. Vous connaissez des longueurs d'onde plus longues, qui sont ensuite converties en tension dans un circuit. Et donc, c'est à l'intérieur d'un radiomètre micro-ondes. Et ces appareils radio à micro-ondes de balayage peuvent être de différents types, l'un est la rotation mécanique ou le miroir concentre l'énergie micro-onde sur 2 cornes. Comme ça c'est que la corne est montrée ici. Ainsi, le lobe principal de la zone d'observation et le lobe latéral de la zone d'observation. Et donc, c'est le côté du côté que la corne détecte. C'est à partir de ladirecte est détectant et fondamentalement la TV, la composante TV est le come in terrain émission a natural one and then there pourrait être réfléchie also and some other type of energy in microwave vision pourrait be available like atmospheric descendante emission. Donc, le RDN est aussi là, l'émission atmosphérique à la baisse, qui plus tard est peut-être diffusée et qui devient un rayonnement dispersé. Et bien sûr, il y a aussi des émissions atmosphériques à la hausse. C'est le TUP est l'atmosphère. Donc toute cette zone fournit de l'énergie non seulement l'énergie d'émission du terrain, mais l'énergie qui est générée dans l'atmosphère en passant une partie micro-ondes du spectre EM.Donc tout est enregistré par cette corne ou cette antenne. Et il pourrait y avoir une certaine énergie qui pourrait venir de ce côté lob comme cette observation montre une fois de plus la composante atmosphérique est là, et le composant d'émission naturel ou d'émission de terrain est tout là. Voilà comment fonctionnent les micro-ondes et les capteurs passifs. Maintenant, quels sont les capteurs hyperfréquences actuels et futurs de l'orbite polaire. Et il ya une série de satellites DMSP, qui a transporté des capteurs et JAXA est une agence japonaise ah agence spatiale et bien sûr, ESAs également là. Donc SSMIS ils sont très populaires et ils ont été lancés plus tôt également avec ça et puis vous avez un AMSR 5 ans de vie. Donc, les micro-ondes hertziens sont là comme les micro-ondes perfectionnés, c'est le radiomètre 3. Le satellite opérationnel mythologique européen MetOp fournit aussi des données et d'autres, et plus tôt aussi les capteurs de pasteurs il y a aussi beaucoup de nous sommes là. Donc, dans une micro-région passive, il y a au moins peu de satellites, qui fournissent des données. Et une partie de la résolution spatiale et nous avons déjà discuté, mais très brièvement je recontacte ici que sur l'axe x nous avons une résolution spatiale et ici nous sommes une résolution temporaire. Ainsi,est la résolution spatiale par rapport à la résolution temporelle que ces DAS actives et la résolution temporelle généralement comme ESR ou Sentinel ou Envisat, généralement le cycle de répétition est d'environ 35 jours. Donc, si aujourd'hui il est passé au-dessus d'une zone, le satellite sera à nouveau en train de venir ou de se revisiter après presque 35 jours. Et mais ils étaient pendant un certain temps, ERS avaient 2 satellites en tandem et cette fois a été réduit de moitié environ et quand on va pour le micro-ondes passif, parce qu'une résolution spatialeest très grossier, très pauvre, et donc la répétitivité devient 1 jour ou 2 jours. Donc, il y a une sorte de relation inverse entre résolution spatiale et résolution temporelle, plus la résolution spatiale est faible la résolution temporelle et vice versa est aussi que plus la résolution temporelle et généralement vous avez une absolution de l'espace plus grossier comme représenté ici, que le micro-ondes passif peut avoir des données nous pouvons avoir des données presque tous les jours, mais en cas de micro-ondes actif, la résolution temporelle est d'environ 35 jours. Donc, ce sont les limitations du micro-onde actif et les mêmes limitations de temps de transmettre le micro-ondes en termes de résolution spatiale et ceci court en kilomètres. Donc, ce point que nous allons aussi venir ici et les micro-ondes passifs peuvent pénétrer les nuages et fournir des informations pendant la nuit comme aussi dans le cas de micro-ondes actifs à cause de la longueur d'onde plus longue et des données migratoires quotidiennes passives disponibles sur la base globale, parce que, bien sûr, la résolution spatiale. Il y avait maintenant beaucoup de capteurs là où il y a des radimètres sur divers satellites. Donc, ils étaient 1 satellite Nimbus-7, qui avait un capteur SMMR et qui a duré de 1978 à 87. Donc, environ 9 ans, il y a eu des fréquences entre ces gammes. Et maintenant, la résolution spatiale de l'empreinte était de cette taille. Donc, des données de résolution assez proches. Puis sur ce satellite DMSP encore, vous avez eu ce capteur SSMI ou un compteur radio qui. Donc une fois que ce SMMR était terminé, et ça a commencé à travailler, et bien sûr la résolution spatiale ici est améliorée et relativement et ils ont aussi été des changements dans la fréquence et ils sont en général lorsque nous discutons de la transmission de micro-ondes ou de micro-ondes actifs que nous, au lieu de en terme de longueur d'onde, nous utilisons la fréquence et la terminologie pour la partie micro-ondes du spectre EM etalors bien sûr par satellite aussi Terra et Aqua. Donc, les deux ont aussi des capteurs MODIS. Mais ici, nous ne discutons pas du capteur MODIS du capteurAMSR et comme vous le savez, Terra Aqua est devenu opérationnel en 2002. Donc, depuis lors, il y a eu des séries de sorte, comme le capteur MODIS se poursuit de sorte que cette AMSR a aussi continué et que les fréquences sont mélangées par rapport à SSMR et SSMI et bien sûr, à nouveau voir l'amélioration de la résolution dans la résolution est continue. Ainsi, il s'agit maintenant d'une résolution spatiale relativement plus élevée par rapport à entre 1978 et 87  
Vidéo 3
certaines applications de la télédétection hyperfréquence passive, nous avons déjà touché, mais maintenant très précisément, nous allons passer des mots pour la terre. Dans le cas des applications terrestres de micro-ondes passives, on a commencé à utiliser des études d'humidité du sol, l'équivalent en eau de la neige et c'est ce que le sol utilise aussi un peu de temps, la température de la surface du sol et les anomalies, qui peuvent être utilisées et ont également été utilisées. Ensuite, ces océans en cas d'eau, vous pouvez avoir de la glace, de la concentration et d'autres types de glace. La température de la surface de la mer comme la température de la surface du sol peut aussi être utilisée. Fondamentalement, les estimations de la température sont possibles grâce à la télédétection par micro-ondes passives, puis à l'eau atmosphérique et à la vitesse du vent de surface de la surface de la mer et de l'eau liquide nuageuse, à la vitesse de pluie ou à l'intensité des précipitations, et elles peuvent aussi être utilisées. Et voici les exemples de SMMR, les données SMMR et c'est ce que nous avons fait 9 ans chaque estimation de la profondeur de neige ou une partie de l'Himalaya que nous avons fait entre 1979 et 87, ce SMMR tel que discuté précédemment, qu'il était sur les satellites Nimbus-7 et qui a duré environ 4, 5 ans dans un espace et a fourni les données. Bien que la résolution ici ait été d'environ 30 kilomètres de résolution spatiale dont je parle. Mais il n'y a pas d'autres moyens d'estimer la profondeur de la neige puis la télédétection passive par micro-ondes, aucune autre technique de télédétection ne peut fonctionner pour estimer la neige sans profondeur et même en partie comme un terrain accidenté comme l'Himalaya, de sorte que c'est le seul recours ou seulement l'option disponible que nous supposons adopter le micro-ondes passif pour un tel type de travail spécial. Bien sûr, comme nous l'avons déjà mentionné, la résolution spatiale s'est améliorée. Donc, nos estimations de n'est pas la mort peuvent aussi être améliorées à l'avenir et une fois que ces ensembles de données sont sous-entendus. Et le plus gros avantage, c'est qu'ils sont disponibles sur une base régulière. J'ai également discuté de ce que ces micro-ondes de passage peuvent être utilisés pour ces anomalies de température de surface de la terre. Alors, voyons cet exemple aussi que nous avons aussi utilisé pour cette donnée SSMI conduisons les cartes hebdomadaires des anomalies de la température de surface, que nous sommes à notre disposition entre 1988 et 2000. Il s'agit donc de la moyenne hebdomadaire. Fondamentalement, il s'agit de cartes des anomalies par rapport à la période de référence entre 1988 et 2002. Et si vous creusez des données faibles par rapport à la moyenne, vous obtenez cette chose. Donc, si vous mettez dans une série temporelle, comme dans cet exemple, liée à un tremblement de terre, 3 anomalies thermiques du tremblement de terre, et il a été observé que dans ce cas le tremblement de terre a eu lieu le 4 mars 1990. Et ça tombe dans la troisième image et ce centre de tremblement de terre est montré ici. Donc, 1 semaine avant le tremblement de terre, comme vous pouvez le voir, beaucoup d'anomalies thermiques ont été observées. Bien que la résolution ici résolution temporelle est des données hebdomadaires, mais si chaque jour, les données peuvent être analysées dans des séries temporelles, estimant la première température de surface, alors exactement on peut savoir que lorsque cette anomalie a été maximale et ensuite ce qui s'est passé après, puis et juste avant le séisme et après le tremblement de terre. Bien que cette étude ait été effectuée sur la base des données hebdomadaires crédibles, mais si les données quotidiennes sont disponiblespar rapport à une période de base comprise entre 88 et 2002 ou même jusqu'à présent, les choses peuvent s'améliorer. Alors, le tremblement de terre de Kalat au Pakistan de magnitude 6,1. Une anomalie thermique présismique identifiable et reconnaissable a été observée dans les cartes hebdomadaires des anomalies de température de surface, qui ont été préparées à l'aide des données SSMI, qui sont des données hyperfréquences passives. Donc, il est possible que la résolution soit relativement grossier, mais c'est parce que cela donne l'avantage que sur une base quotidienne vous pouvez avoir des données et qu'elle peut couvrir une très grande surface. Donc, si une application comme celle-ci, afin d'étudier les anomalies thermiques avant le séisme, nous avons besoin de couvrir une grande surface et donc pour ce genre d'études, la télédétection passive à micro-ondes peut être un ensemble de données très pertinentes à notre disposition. Et il y a divers tremblements de terre que nous avons étudiés en utilisant cet autre ensemble de données du satellite DMSP et le capteur ou le compteur radio était SSMI. C'était et vous connaissez l'anomalie thermique qui a été détectée à Kalat environ 2 semaines avant le mois de janvier, c'était 3 semaines avant 1 semaine parce que les données étaient des données hebdomadaires moyennes. Donc, on ne peut pas aller au fond dans une semaine et on peut juste deviner que peu de jours avant la semaine, ou plus. Et l'intensité de la hausse de température était de 2 à 10 degrés, ce qui est très significatif, de 6 à 10 degrés, de 4 à 8 degrés et ainsi de suite. Donc, 7 exemples sont ici, où des données de télédétection micro-ondes ont été utilisées. Ceci amène à la fin de cette discussion sur la détection à distance passivemicondes et il y a évidemment des avantages avec le micro-onde passif et qui   couvre une très grande surface sur des données de base quotidiennes est disponible bien qu'à résolution grossière. Et il y a de nombreuses applications où ces données peuvent être impliquées et certaines applications où il n'est pas possible d'atteindre ces résultats, mais impliquant des données micro-ondes passives comme dans les études sur la profondeur de la neige ou ces anomalies de la température de la surface terrestre études beaucoup d'applications, beaucoup de domaines peuvent être profes. Cela nous amène donc à la fin de cette discussion. Merci beaucoup.