Utiliser les images Landsat (gratuites) dans votre SIG

Quand on pense à des données accessibles pour intégrer dans son SIG, on pense rarement à des données satellitaires. Et pourtant, il est possible, et surtout très facile, d’en disposer en quelques clics.

Voyons un exemple. Les images suivantes représentent l’état de la végétation pour des îles du Golfe du Morbihan, à gauche en Juillet 2014, à droite en mars 2015. Si on le souhaite, on dispose d’images tous les 15 jours, la plus récente n’ayant pas plus d’une semaine.

ndvi juillet morbihan

ndvi mars morbihan

Les trouver, récupérer et traiter ne prend pas plus de 5 minutes. Alors, pourquoi s’en priver?

Parmi les applications possibles de l’imagerie satellitaire, nous allons voir l’utilisation de l’indice de végétation par différence normalisé (NDVI)

Qu’est-ce le NDVI?

L’indice de végétation par différence normalisé, appelé aussi NDVI est construit à partir des canaux rouge(R) et proche infra rouge (PIR).
L’indice de végétation normalisé met en valeur la différence entre la bande visible du rouge et celle du proche infrarouge.

NDVI=(PIR-R)/PIR+R)

Cet indice est sensible à la vigueur et à la quantité de la végétation.
Les valeurs du NDVI sont comprises entre -1 et +1, les valeurs négatives correspondant aux surfaces autres que les couverts végétaux, comme la neige, l’eau ou les nuages pour lesquelles la réflectance dans le rouge est supérieure à celle du proche infrarouge. Pour les sols nus, les réflectances étant à peu près du même ordre de grandeur dans le rouge et le proche infrarouge, le NDVI présente des valeurs proches de 0.
Les formations végétales quant à elles, ont des valeurs de NDVI positives, généralement comprises entre 0,1 et 0,7. Les valeurs les plus élevées correspondant aux couverts les plus denses.
Quand on voit une série chronologique d’images pour une même zone, on peut déduire l’état de stress de la végétation par les variations relatives de l’indice: en hiver ou en période de sécheresse les valeurs seront plus basses qu’en été ou en période d’abondance d’eau.

Comment peut-on le calculer?

Comme exprimé dans la formule de calcul, il,nous faut disposer d’une image comportant un canal rouge et un canal infra-rouge. Sur les photos aériennes, seul le canal rouge est présent. On ne peut donc pas calculer le NDVI avec une photo aérienne classique.

Il faut disposer d’une image satellite (ou aérienne) comportant plus de trois canaux (bandes). C’est le cas des images Landsat 7 ou 8, qui ont l’avantage d’être mises à disposition gratuitement par l’USGS.

Une fois téléchargées, les images se présentent sous la forme de plusieurs fichiers tiff, un par bande. Les images Landsat 7 ont 8 canaux ou bandes, les images Landsat 8 en ont 11.

bandes des satellites landsat 7 et 8

Si vous associez les trois premières bandes de Landsat 7, vous obtenez une image optique classique (RVB). Pour calculer le NDVI il faut associer aussi la bande du proche infra-rouge. Vous travaillerez alors avec des images ayant 4 bandes, avec un écran d’ordinateur ne pouvant gérer que trois (habituellement RVB).

Selon le logiciel, vous aurez différentes manières de calculer le NDVI, puis, une fois calculé, vous aurez à lui appliquer une rampe de couleurs vous permettant de visualiser la végétation et son état de stress.

Nous allons donc voir, dans l’ordre:

  • comment télécharger les images Landsat
  • comment calculer le NDVI (avec arcgis et arcgis pro, avec QGis)
  • comment appliquer une symbologie appropriée

Comment télécharger les images Landsat

Les serveur d’images Earth Explorer de l’USGS est à l’adresse http://earthexplorer.usgs.gov/

Vous pouvez consulter le catalogue, mais si vous souhaitez télécharger des images il vous faudra vous connecter (Login). Commencez donc par vous enregistrer sur le site en cliquant « Register ». C’est gratuit, simple et ça prend deux minutes. Vous n’aurez ni pub ni messages en retour.

Passons maintenant au catalogue.

Première étape: zoomez sur la zone qui vous intéresse dans la fenêtre cartographique.
earth explorerr usgs
Pour rentrer le cadre géographique comme zone de recherche, cliquez dans le bloc « Coodinates » de gauche « Use map »

Deuxième étape: définir la période recherchée.

Dans le bloc « Data Range », définissez une date de début et une date de fin pour la recherche.

Une fois ces deux paramètres configurés, cliquez sur « DATA SETS »

La fenêtre de gauche déroule toutes les sources de données satellitaires disponibles sur Earth Explorer. Dans notre cas, on clique sur le Landsat Archive->L8 OLI/TIRS et L7 ETM+ SLC off.

Les différentes dénominations correspondent à des périodes dans lesquelles des capteurs du satellite ont, ou n’ont pas, fonctionné. Voius n’avez pas à être au courant de tous ces détails, car quand le serveur détecte une correspondance entre le type d’image demandée et la période souhaitée, il affiche une fenêtre avec un texte d’explication et une mise en garde des problèmes possibles.

Ce qu’il faut savoir ‘est que, pour Landsat 7 vous aurez, depuis 2003, sur les côtés des images, des bandes noires dues à un problème du satellite. Si votre zone se situe dans la bande centrale de l’image, pas de souci. Si non, il vaut mieux essayer Landsat 8.

Une fois cochées les bonnes cases, cliquez sur « Results »

résultats de la recherche dans earth explorer

En haut du bloc « Data Set » vous avez une fenêtre déroulante avec les différents types d’image cochées précédemment. Les imagettes affichées correspondent seulement au satellite affiché dans cette fenêtre. Pour voir les autres images trouvées, vous devez sélectionner un autre « data set » dans la fenêtre déroulante.

En cliquant sur une imagette vous pouvez ouvrir une fenêtre d’aperçu qui vous permettra de voir la correspondance avec votre zone de travail ainsi que la couverture nuageuse.

previsualisation des images disponibles dans earth explorer

Si vous souhaitez télécharger une image, vous cliquez sur le bouton « Download options » de la barre de boutons de l’image souhaitée.

download button earth explorer

Si vous n’êtes pas connecté, la fenêtre vous propose de vous connecter. Une fois connecté, la fenêtre de choix du type de produit s’affiche.

choix du type de produit landsat

Sélectionnez « Level 1 Product » pour télécharger toutes les bandes de l’image.

Une fois le fichier zippé téléchargé, décompressez-le dans un répertoire. Vous obtiendrez une umage tif par bande du satellite.

fichiers des bandes de l'image landsat 7

Voilà! Vous avez sur votre PC l’image satellite. Maintenant il va falloir l’exploiter pour pouvoir afficher le fameux NDVI de votre zone d’intérêt.

Selon le logiciel quevous utilisez, ce n’est pas tout à fait les mêmes opérations. Nous allons voir dans le prochain article comment faire ce travail avec ArcGis (ArcMap ou ArcGis Pro) et dans le suivant comment faire avec QGis.

6 pensées sur “Utiliser les images Landsat (gratuites) dans votre SIG”

  1. Des conseils que l’on ne trouve nul part ailleurs et qui sont précieux pour ceux qui travail dans ce domaine ! En tout cas très utile pour les étudiants de géographie !!

  2. Ce tutoriel m’a été très utile. Il est très bien conçu, claire et très précis pour un forestier cartographe. Merci infiniment!!!

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