Ce dernier chapitre relie les acquis du module aux usages concrets en sciences de la Terre : les fonctions d'analyse spatiale d'un SIG, les principes de la télédétection qui alimente ces analyses en données, et les principales applications géologiques et environnementales de ce couple SIG-télédétection.
1. Les fonctions d'analyse spatiale d'un SIG
L'analyse spatiale regroupe l'ensemble des opérations qu'un SIG permet d'effectuer sur les données géographiques pour en extraire de l'information nouvelle. Les principales fonctions sont le croisement de couches (superposition de plusieurs thèmes pour identifier des zones répondant à plusieurs critères), les opérations de voisinage (zones tampons ou buffers autour d'un objet, calcul de distances), les opérations topologiques (intersection, union, différence entre polygones) et l'algèbre de cartes sur données raster (combinaisons mathématiques entre couches matricielles, par exemple pour produire une carte de sensibilité ou de risque à partir de plusieurs paramètres pondérés).
2. Principes de la télédétection
La télédétection est l'ensemble des techniques qui permettent d'acquérir de l'information sur un objet ou un phénomène sans contact direct avec lui, en mesurant le rayonnement électromagnétique qu'il émet ou réfléchit. Un capteur, embarqué sur un satellite ou un avion, enregistre l'énergie réfléchie ou émise par la surface terrestre dans différentes bandes spectrales (visible, proche infrarouge, infrarouge thermique, micro-ondes). Chaque type de surface — végétation, eau, sol nu, roche — possède une signature spectrale caractéristique, ce qui permet de les distinguer et de les cartographier à partir des images obtenues.
3. Capteurs et types d'images satellites
On distingue les capteurs passifs, qui mesurent le rayonnement solaire réfléchi ou le rayonnement thermique émis par la surface (satellites optiques de type Landsat, Spot), et les capteurs actifs, qui émettent eux-mêmes un signal et mesurent son écho (radar, avec l'avantage de fonctionner de jour comme de nuit et à travers les nuages). Avant toute exploitation quantitative, une image de télédétection doit être géoréférencée, c'est-à-dire rattachée à un système de coordonnées, afin de pouvoir être superposée aux autres couches du SIG.
4. Le couplage SIG-télédétection
SIG et télédétection sont complémentaires : la télédétection fournit des données raster actualisées et couvrant de vastes territoires, tandis que le SIG permet de les croiser avec d'autres couches (géologie, hydrographie, occupation du sol, données de terrain) et d'en extraire une analyse spatiale poussée. Une classification d'image, supervisée ou non supervisée, transforme une image de télédétection en une carte thématique de classes (types de roches, occupation du sol) directement exploitable dans un SIG comme n'importe quelle autre couche raster.
5. Applications en géologie et sciences de la Terre
Le couple SIG-télédétection est largement utilisé en sciences de la Terre : cartographie lithologique et structurale à partir de la signature spectrale des roches et du repérage d'alignements ou de linéaments associés à des failles, suivi de l'érosion et de la dynamique des bassins versants, cartographie des risques naturels (glissements de terrain, inondations) par croisement de couches pondérées, prospection minière par ciblage d'anomalies spectrales, et suivi de l'occupation du sol et de la désertification à l'échelle régionale. Ces applications reposent toutes sur la même logique : combiner une donnée spatiale géoréférencée à une analyse structurée par le SIG.
Ensemble des techniques d'acquisition d'information sur un objet ou un phénomène à distance, par mesure du rayonnement électromagnétique qu'il émet ou réfléchit.
Réponse caractéristique d'un type de surface (végétation, eau, roche…) selon les bandes du spectre électromagnétique, utilisée pour l'identifier sur une image.
Opération qui associe une image ou une donnée à un système de coordonnées, pour la rendre superposable à d'autres couches d'un SIG.
| Critère | Capteur passif (optique) | Capteur actif (radar) |
|---|---|---|
| Source du signal | Rayonnement solaire ou thermique naturel | Signal émis par le capteur lui-même |
| Conditions d'acquisition | Nécessite la lumière du jour, gêné par les nuages | Fonctionne de jour, de nuit et à travers les nuages |
| Exemple d'usage | Cartographie de l'occupation du sol | Suivi des déformations du sol, zones nuageuses |
Capteurs passifs vs capteurs actifs en télédétection
- Analyse spatiale = croisement de couches, opérations de voisinage (buffers), opérations topologiques, algèbre de cartes.
- Télédétection = acquisition d'information à distance par mesure du rayonnement électromagnétique réfléchi ou émis.
- Chaque type de surface a une signature spectrale propre, exploitée pour la classification des images.
- Capteur passif (optique, dépend de la lumière) vs capteur actif (radar, fonctionne de jour, de nuit et sous les nuages).
- Le SIG et la télédétection se complètent : la télédétection fournit la donnée, le SIG l'intègre et l'analyse.
- Applications majeures en sciences de la Terre : cartographie lithologique et structurale, suivi de l'érosion, risques naturels, prospection minière.
Les examens de synthèse demandent souvent de proposer une démarche SIG-télédétection complète pour un problème donné (par exemple cartographier un risque de glissement de terrain) : acquisition d'images, classification, géoréférencement, croisement de couches, production d'une carte de synthèse. Sache aussi expliquer clairement la différence entre capteur passif et capteur actif, et entre requête attributaire et fonction d'analyse spatiale (buffer, croisement de couches).