« SPOT » : différence entre les versions

Le satellite SPOT-5.

SPOT (Système probatoire d’observation de la Terre ou Satellite pour l’observation de la Terre) est une famille de satellites de télédétection français civils d’observation de la Terre. Les cinq premiers exemplaires sont développés par le CNES et lancés entre 1986 et 2002. Les deux derniers exemplaires sont développés par Airbus Defence and Space et sont lancés en 2012 et 2014, en parallèle des satellites Pléiades du CNES. Les images fournies par les satellites sont commercialisées par Airbus DS Geo.

Historique

Les années 1970 voient l'émergence de familles de satellites de télédétection dans les puissances spatiales (Landsat pour les États-Unis, Meteor pour l'URSS, Bhaskara pour l'Inde). La France commence une réflexion similaire dès 1973 à travers le Groupement pour le développement de la télédétection aérospatiale (GDTA), mené par le CNES et l'IGN, et comportant d'autres acteurs tels que le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), l’Institut français du pétrole (IFP) ou le Bureau du développement de la production agricole (BDPA).

En 1976, Yves Sillard prend la direction du CNES et décide de lancer un grand programme de satellites qui devra être lancé avec la prochaine fusée développé par la France: Ariane. Ce projet est l'occasion pour la jeune agence française de motiver ses employés autour d'un projet ambitieux, de développer un savoir-faire technologique et industriel alors sans équivalent en Europe, et également d'initier un nouveau projet de coopération spatiale européen. S'appuyant sur les résultats de quelques expérimentations de télédétection aéroportée effectués par le CNES et l'IGN, Yves Sillard charge le Centre spatial de Toulouse de livrer le projet SPOT et recherche des partenaires européens. Seules la Belgique et la Suède répondent à cet appel, mais cela suffit à alléger les coûts financiers du programme et l'ancrer à l'international.

Le programme est officiellement décidé le 19 septembre 1977 lors d’un comité interministériel sur l’espace. Il est composé d’une série de satellites et d’infrastructures terrestres pour leur contrôle et programmation, ainsi que pour la production des images. Au cours du mois d'octobre 1978, des échanges entre le CNES et l'Agence spatiale suédoise établissent la mise à disposition par la Suède des infrastructures d'Esrange près de Kiruna et l'utilisation exclusivement pacifique de ce programme par la France, qui devra se conformer à la Convention sur l’immatriculation des objets lancés dans l’espace extra-atmosphérique du 14 janvier 1975.

Les satellites de la première série sont réalisés par Matra (devenu EADS Astrium Satellites puis la division Space Systems de Airbus DS), avec Aérospatiale/Satellites (devenu depuis Thales Alenia Space). Un des grands atouts du système SPOT est sa capacité de dépointage de son instrument imageur principal de part et d'autre de la trace au sol du satellite, de +31,06° à -31,06°. Ceci lui confère une très grande flexibilité d'acquisition, en ramenant notamment la répétitivité d'acquisition (fréquence temporelle ou fréquence de revisite) à 2-3 jours.

• Orbite : quasi-polaire, circulaire, héliosynchrone et phasée.
• Altitude : 832 km.
• Période de révolution : 101 minutes.
• Durée d'un cycle : 26 jours (couverture complète de la terre en 369 révolutions).

Les images SPOT sont commercialisées par une société spécialement créée en 1982 à cet usage: Spot Image (aujourd'hui Airbus DS Geo, filiale d'Airbus Defence and Space depuis son rachat par EADS Astrium en 2008).

1^re génération : SPOT-1, 2, 3

Présentation de SPOT-1 au Centre spatial de Toulouse le 11 mars 1985.

• Résolution des images par instrument HRV (haute résolution visible), il y a deux instruments par satellite (HRV1 et HRV2) :
  • 10 mètres en panchromatique (canal couvrant le domaine visible du spectre électromagnétique : 0,50–0,73 μm).
  • 20 mètres en multispectral :
    • Bande 1 : vert (0,50–0,59 μm).
    • Bande 2 : rouge (0,61–0,68 μm).
    • Bande 3 : proche infrarouge (0,78–0,89 μm).
• Lancement :
  • SPOT-1, lancé le 22 février 1986 (Ariane 1). Il est déplacé vers une orbite plus basse en 2003.
  • SPOT-2, lancé le 22 janvier 1990 (Ariane 4). Prévu pour une durée de vie de 3 ans, il fonctionne presque 20 ans et acquis 6,5 millions d'images couvrant 23,4 milliards de kilomètres carrés. Comme pour SPOT-1, une manœuvre de désorbitation est effectuée en juillet 2009, utilisant le reste de l'hydrazine du système de contrôle d'attitude et d'orbite, le plaçant sur une orbite de 600 km de périgée. Il se désintègrera dans l'atmosphère 25 ans plus tard environ, au lieu de 200 ans si cette manœuvre n'avait pu être effectuée.
  • SPOT-3, lancé le 26 septembre 1993 (Ariane 4), fin de fonctionnement en novembre 1996.

2^e génération SPOT-4

Conçu en synergie avec Helios 1.

• SPOT-4 effectue un cycle de 369 orbites en 26 jours sur une orbite héliosynchrone quasi-polaire; le nœud ascendant est à 22 h 30.
• Résolution des images de l’instrument HR VIR (haute résolution visible et infra-rouge), il y a deux instruments identiques :
  • 10 mètres en panchromatique (0,51-0,73 µm).
  • 20 mètres en multispectral :
    • Bande 1 : vert (0,50–0,59 μm).
    • Bande 2 : rouge (0,61–0,68 μm).
    • Bande 3 : proche infrarouge (0,78–0,89 μm).
    • Bande 4 : moyen infrarouge (MIR) (1,58–1,75 μm).
• Passager :
  • PASTEL (PAssager SPOT de Télécommunication Laser), un des deux terminaux optiques constitutifs du système de communication spatiale SILEX (Semi conductor Intersatellite Link EXperiment).
  • VEGETATION-1, réalisé par Aérospatiale dans l'établissement de Cannes, est constitué d'un système imageur fonctionnant dans les 4 bandes spectrales. Il utilise des optiques télécentriques assurant une résolution spatiale de l’ordre de 1 km pour une couverture au sol de 2 250 km de large et une répétitivité quotidienne aux latitudes tempérées.
• Lancement, désorbitation :
  • SPOT-4 est lancé le 23 mars 1998 (Ariane 40, vol 107). Son exploitation s'achève en janvier 2013. De février à fin mai 2013, SPOT-4 est utilisé par le CNES pour réaliser une répétition du mode de fonctionnement opérationnel du satellite Sentinel-2 de l'Agence spatiale européenne (ESA) qui doit être lancé 18 mois plus tard. Finalement, SPOT-4 est désorbité au cours de l'été 2013.

3^e génération SPOT-5

Conçu en synergie avec Helios 2.

• Résolution des images de l’instrument HRG (haute résolution géométrique), il y a deux instruments identiques :

L'innovation de SPOT-5 est l’introduction du Super-Mode qui permet la création d’une image à 2,5 mètres de résolution à partir de deux images à 5 mètres acquises simultanément avec un demi-pixel de décalage. Leur combinaison est réalisée par des techniques de traitement et de restauration d'image avancées.

• • 2,5 mètres en super-mode panchromatique (0,48–0,71 μm).
  • 5 mètres en panchromatique (0,48–0,71 μm).
  • 10 mètres multispectral :
    • Bande 1 : vert (0,50–0,59 μm).
    • Bande 2 : rouge (0,61–0,68 μm).
    • Bande 3 : proche infrarouge (0,78–0,89 μm).
    • Bande 4 : moyen infrarouge (MIR) (1,58–1,75 μm) à 20 m.
• Capacités d’acquisition de couples stéréoscopiques améliorées grâce à un instrument dédié nommé HRS (Haute Résolution Stéréoscopique)
• SPOT-5 porte également VEGETATION-2, successeur de VEGETATION-1 à bord de SPOT-4
• Lancement :
  • SPOT-5 est lancé le 3 mai 2002 (Ariane 42P, Vol 151) et l'arrêt de son service commercial est prévu au cours du premier trimestre 2015.

4^e génération SPOT-6 et SPOT-7

SPOT-6 et SPOT-7 forment une constellation de satellites d'observation de la Terre conçue pour assurer la continuité de la disponibilité des données haute résolution et large champ jusqu'en 2024. La réalisation de cette constellation de satellites est décidée en 2009 par EADS Astrium sur la base de l'analyse des besoins gouvernementaux pour ces données. Spot Image, filiale d'Astrium, porte l'investissement total et est propriétaire de l’ensemble du système (satellites et segments sols). En décembre 2014, Airbus annonce la vente de SPOT-7 à l'Azerbaïdjan.

• L'architecture des satellites dérive de celle des Pléiades sans être identique, SPOT-6 est le premier satellite de la famille AS250.
• Architecture : double instrument optique sur l'axe central, un viseur d'étoiles à trois têtes, un gyroscope à fibre optique (FOG) et quatre roues de réaction gyroscopiques (Control Moment Gyroscopes).
• Orbite : SPOT-6 et SPOT-7 sont phasés sur la même orbite que Pléiades 1 et 2 à 694 km d'altitude.
• Résolution des images produites :
  • Panchromatique : 1,5 m.
  • Couleurs : 1,5 m.
  • Multispectral : 6 m.
• Bandes spectrales, acquisitions simultanés panchromatique et multispectrales dans les fréquences suivantes :
  • Panchromatique (0,455-0,745 µm).
  • Bande bleue (0,455-0,525 µm).
  • Bande verte (0,530-0,590 µm).
  • Bande rouge (0,625-0,695 µm).
  • Bande proche infrarouge (0,760-0,890 µm).
• Emprise : 60 km sur 60 km.
• Programmation réactive : 6 plans de programmation par jour pour chaque satellite.
• Capacité d’acquisition : 3 millions de km² par jour et par satellite.
• Dates de lancement : SPOT-6 est lancé le 9 septembre 2012 par un lanceur PSLV indien et SPOT-7 est lancé le 30 juin 2014 également par un lanceur PSLV indien.
• Exploitation commerciale : celle de SPOT-7 est lancée dans le courant du 4^e trimestre 2014.

Au début de 2015, l'IGN rend publique la carte du territoire métropolitain réalisée par le satellite SPOT-6 ; la résolution est de 1,5 mètre. Elle répond à des besoins bien particuliers liés à l'état d'avancement des grands chantiers d'infrastructures, d'aménagement du territoire ou du couvert forestier, par exemple.

Stations de réception au sol

Quarante-trois stations terriennes sur les 5 continents.

Intérêts et utilisations des images SPOT

Les images issues de la télédétection spatiale (SPOT ou autres satellites) présentent les avantages suivants : couverture mondiale, pouvoir de synthèse grâce à la dimension des surfaces couvertes, répétitivité.

Un des atouts de SPOT est sa banque d'images couvrant la planète depuis plus de 20 ans avec des capteurs similaires. Cette banque permet d'étudier facilement des phénomènes évoluant dans le temps et dans l'espace (déforestation, etc.).

Quelques exemples d’utilisation :

• Défense :
  • utilisation des images stéréoscopiques pour la réalisation de modèles numériques de terrain.
  • renseignement en temps de paix, sans violation de l'espace aérien de la zone observée.
  • utilisation de stations de réception mobiles pour alimenter le commandement sur le théâtre d’opération.
• Agriculture :
  • l'Union européenne utilise les images SPOT pour le contrôle des déclarations dans le cadre de la politique agricole commune (le capteur infrarouge permet l'identification des plantes et du stade de maturation).
  • évaluation des dégâts causés par des intempéries importantes (vent, grêle, etc.).
• Cartographie :
  • SPOT-5 et son capteur panchromatique (résolution de 5 m et 2,5 m en super-mode) permet la réalisation de cartes au 1:50 000.
• Suivi de l’environnement :
  • Les images du capteur VEGETATION sont utilisées pour suivre l'évolution des écosystèmes continentaux. En effet, par l'inversion de modèles de transfert radiatif qui reproduisent les interactions entre le rayonnement solaire et les différents éléments présents sur la surface continentale, on peut extraire de ces images les propriétés physiques des sols et de la végétation. Celles-ci sont représentées par des variables telles que la fraction du couvert végétal, l’indice de surface foliaire ou la fraction de rayonnement absorbé par les plantes pour la photosynthèse. Le Centre de Service POSTEL traite les images du capteur VEGETATION acquises depuis 1999 pour générer des séries pluri-annuelles de ces variables et les distribuer à la communauté scientifique pour des applications liées à la météorologie, à la climatologie, au cycle du carbone, au cycle de l’eau, à la prévision des récoltes.

Diffusion des données SPOT

Le CNES et ses partenaires, à travers le pôle thématique Surfaces Continentales, mettent à disposition des données issues des missions SPOT.

L'expérience TAKE5

Le CNES et l'Agence spatiale européenne (ESA) utilisent SPOT-4 et SPOT-5 comme simulateurs des séries temporelles que fournit la mission Sentinel-2 de l'ESA.

Voir aussi

Bibliographie

• Guy Lebègue, « Du Spatial aux Travaux publics : Les Maquettes virtuelles - Utilisation de l’imagerie SPOT », avec la collaboration d’Éric Lebègue, CSTB et Laurent Lebègue, CNES, Lettre AAAF Cannes, spécial mars 2007, publiée sur archive-host.com, reprise dans La Lettre AAAF N^o 6 de juin 2007, (ISSN 1767-0675).

Articles connexes

• Système d'information géographique (SIG)
• Satellite de télédétection

Liens externes

• http://spot-mission.cnes.fr/ sur le serveur des missions scientifiques du CNES.
• Spot, projet du CNES.
• http://www.astrium-geo.com/.
• http://www.astrium-geo.com/fr/362-galerie-d-images, galerie images SPOT.
• VEGETATION, Centre de Traitement des Images VEGETATION au VITO.
• (fr) SPOT sur le site d'EADS Astrium.
• https://theia.cnes.fr, accès aux données diffusées par le CNES.
• https://web.archive.org/web/20151007155723/https://spot-take5.org/ Accès aux données issues de la mission TAKE5.