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| GEOG0024-4 | Télédétection
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| Durée : | 12h Th, 24h Pr |
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| Nombre de crédits : |
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| Nom du professeur : | Yves Cornet, Antoine Denis |
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| Coordinateur(s) : | Yves Cornet |
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Langue(s) du cours :
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| Langue française |
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Organisation et évaluation :
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| Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier |
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Contenus du cours :
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| Théorie
I. Introduction
a. Définition de la télédétection
b. Bref historique
c. Mouvements des satellites
d. Nature du signal
e. Quelques satellites et capteurs
f. Notions d'image numérique
II. Traitements d'images monogéniques
a. Visualisation d'images monogéniques
b. Accentuation de contraste
c. Corrections géométriques
d. Corrections radiométriques
e. Filtrage des images dans le domaine spatial
III. Traitements d'images polygéniques
a. Visualisation d'images polygéniques - compositions colorées
b. Indices et opérateurs arithmétiques
c. Classifications non supervisées
d. Classifications supervisées
e. Validation des classifications
f. Stratégies de classifications
IV. Les photographies aériennes
Travaux pratiques
Les travaux pratiques sont dispensés par Antoine Denis. Après quelques rappels de télédétection, ces exercices comportent plusieurs parties et dépassent les seuls aspects du traitement d'image.
Etant donné la diversité du public auquel ce cours s'adresse, plusieurs informations sur la nature, l'utilisation et la manipulation de données géographiques (spatiales et temporelles) sont faits.
Bien que la majorité des exercices soient réalisés avec le logiciel ENVI, une partie non négligeable de ceux-ci fait appel à d'autres logiciels et ressources : GOOGLE EARTH, WINDISP, TIMESAT, vidéos, sites web.
La chronologie des exercices proposés est la suivante :
1. Exploitation scientifique de « Google Earth »
2. Découverte d'images satellites dans un ENVI : ouverture et caractérisation d'images satellites : formats, résolutions, interprétation, etc.
3. Analyse temporelle visuelle
4. Détection du changement
5. Analyse d'une série temporelle d'images NDVI basse résolution
6. Calcul d'un indice NDVI à partir d'une image Landsat TM
7. Visualisation 3D
8. Correction géométrique
9. Production d'une carte de courverture du sol par classification supervisée d'une image SPOT multispectrale (analyse visuelle de l'image et amélioration de contraste, visualisation 2D et 3D, classifications supervisée et non-supervisée, validation, post-traitements d'une image classifiée, représentation spatiale du résultat)
10. Création de néo-canaux (ACP, NDVI, Tasseled Cap, ...)
11. Analyse de la séparabilité spectrale des classes de couverture du sol sur une image et traitement de données hyperspectrales (ASD, CHRIS-PROBA)
12. Analyse de séries temporelles d'images basse résolution et caractérisation des saisons de végétation
13. Visionnage de la vidéo « HOLOGLOBE »
14. Recherche d'images satellites sur le web
15. Présentation de sites web intéressants
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Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
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| * Comprendre le processus d'acquisition et la nature des informations des images de télédétection utilisées dans les différents domaines des sciences de l'observation.
* Connaître les principaux types de traitements appliqués aux images de télédétection.
* Maîtriser les fonctionnalités de traitement d'images au moyen d'outils logiciels spécifiques.
* Etant donné la diversité du public de ce master, les exigences sur le niveau de maitrise du cours théorique ne sont pas celles que l'on peut attendre d'un concepteur qui développe des solutions originales. L'accent est plutôt mis sur les aspects pratiques. Néanmoins nous attendons un minimum de rigueur scientifique de la part des étudiants et adaptons évidemment nos attentes à la formation antérieure de chacun d'eux.
* Dans le cadre des TP, les étudiants devraient développer les compétences suivantes :
1. Qualifier les différents types d'images (résolutions, format, signification dans le monde réel,...)
2. Visualiser des images issues de la télédétection spatiale
3. Effectuer une série d'analyses courantes sur différents types d'images (multispectrales et hyperspectrales, à basse et haute résolutions spatiales, mono et multi-temporelles) à l'aide de différents logiciels.
4. Rechercher des images satellites sur le web |
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Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :
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| Le cours exploite les traitements statistiques mono et multivariés et les principes d'analyse spatiale. En outre, il fait fréquemment référence à des notions de mathématique, statistique, de cartographie numérique et cartographie mathématique et de physique. Etant donné l'hétérogénéité du public de ce master, nous nous assurons, par de nombreux rappels et interactions avec les étudiants, de leur bonne compréhension de ces notions. Néanmoins, la tournure d'esprit acquise grâce à différents cours de mathématique, physique, programmation, ... caractérisant les formations scientifiques serait idéale pour la bonne compréhension du cours. |
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Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
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| Le cours théorique est de type ex cathedra. De nombreux rappels complémentaires aux supports numériques mis à la disposition des étudiants sont réalisés au tableau noir lors des séances. Au début la fin de la seconde journée d cours, une séance de 45 minutes est prévue afin que les étudiants puissent poser des questions sur la matière expliquée. Par ailleurs, nous proposons également aux étudiants un cahier d'exercices. Il s'agit d'exemples numériques illustrant les différentes méthodes expliquées au cours théorique. Ils ont pour but de permettre à l'étudiant de comprendre les concepts du cours théorique que j'ai identifiés, au fil des années, comme étant les plus compliqués. Des solutions-types sont fournies. Ces exercices peuvent être réalisés avec des outils de calcul ou de programmation connus des étudiants (Excel, langages de programmation appris aux cours d'informatique, machines à calculer scientifiques ...).
Les travaux pratiques font suite aux deux journées d'initiation théorique et consistent en une formation au cours de laquelle les étudiants sont dirigés par l'assistant dans les différents exercices proposés.
Les TP initient les étudiants aux manipulations, techniques et analyses les plus fréquemment rencontrées dans le domaine de la télédétection spatiale appliquée. Les exercices sont contextualisés oralement et un parallèle est régulièrement fait avec la thématique de la gestion des risques naturels. Une place importante est consacrée à l'analyse et à la critique des méthodes et résultats obtenus de même qu'à l'échange avec les étudiants sous forme de questions-réponses. Divers logiciels sont utilisés afin que les étudiants ne se sentent pas liés à une interface unique. Un manuel de TP reprenant en détails l'ensemble des consignes nécessaires à la réalisation des exercices sert de fil conducteur aux TP. Le manuel est rédigé de telle manière que les étudiants puissent refaire l'ensemble des exercices en autonomie après les TP. Les données et les logiciels nécessaires aux étudiants sont fournis au cours des séances de TP. Au terme des travaux pratiques, les étudiants répondront à une série de questions sous la forme d'un rapport qui servira d'évaluation certificative.
Les étudiants ont accès gratuitement à la licence Idrisi et d'autres logiciels via le VPN de l'ULg. Pour obtenir l'information sur l'accès à ces logiciels, ils peuvent consulter l'adresse web suivante : http://www.gitan.ulg.ac.be/cms. Pour accéder aux outils logiciels (notamment le logiciel ENVI) et salles de cours mis à la disposition par l'Arlon Campus Environnement, prenez les étudiants doivent prendre contact avec Antoine Denis ou Bernard Tychon. |
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Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
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| Il s'agit d'un enseignement présentiel.
Les séances de cours théorique se déroulent le plus tôt possible pendant le premier quadrimestre sur le site d'Arlon Campus Environnement.
Les séances de travaux pratiques se donnent à la suite des cours théoriques et se déroulent aussi sur le site d'Arlon Campus Environnement. La présence à ces séances de travaux pratiques est obligatoire. Les exercices sont réalisés de façon dirigée par application de protocoles standards fournis par l'enseignant. Une structure vierge avec questions est fournie aux étudiants pour qu'ils produisent leur rapport d'activité. |
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Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
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| MATHER P.M., 1999. Computer Processing of Remotely-Sensed Images. 2e édition. Wiley, Chichester, 292 p.
RUSSELL G. CONGALTON & KASS GREEN, 2008. Assessing the Accuracy of Remotely Sensed Data: Principles and Practices. CRC Pres, Second Edition.
Platform of Earth Observation (BELSO) : http://eo.belspo.be/ (consulté le 14/8/2014)
Landsat 7 handbook : http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/ (consulté le 14/8/2014)
Landsat 8 documentation: http://landsat.usgs.gov/landsat8.php (consulté le 14/8/2014)
Landsat Science : http://landsat.gsfc.nasa.gov/?page_id=11 (consulté le 14/8/2014)
NOAA documentation: http://www.ncdc.noaa.gov/oa/pod-guide/ncdc/docs/intro.htm (consulté le 14/8/2014) |
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Modalités d'évaluation et critères :
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| Une auto-évaluation non-certificative permanente est assurée pendant les séances d'exercices par une interaction forte entre étudiants et enseignants. Elle est aussi favorisée par le cahier d'exercices avec solutions mises à disposition.
L'évaluation certificative comporte deux parties.
La première partie consiste en un rapport sur les travaux pratiques et contribue à 50% de la cote finale.
La deuxième partie est orale et porte sur le cours théorique. Une question est tirée au sort par chaque étudiant. L'étudiant dispose de 15 minutes pour préparer l'explication orale qu'il fournira à l'évaluateur. Il expose ensuite cette réponse en 15 minutes et dispose du tableau pour illustrer graphiquement et mathématiquement son discours. Cette partie de l'examen intervient pour 50% de la cote finale.
La pondération signalée ci-dessus sera appliquée si l'examen théorique est réussi (10/20 au minimum). Dans le cas contraire, l'étudiant devra à nouveau présenter l'examen théorique, au minimum, en seconde session. Cette procédure standard d'évaluation peut néanmoins être modifiée en accord avec les étudiants qui en seront donc tenu au courant.
Les critères d'évaluation sont les suivants : clarté, cohérence, logique, rigueur, précision, exhaustivité, concision, pertinence, transversalité (au sein du cours et entre cours), qualité des interprétations mathématiques (signification mathématique des différents coefficients des équations p. ex.), physiques (dimensions et unités, ordre de grandeur - scaling, p. ex.) et géographiques (interaction spatio-temporelle mono et multivariées et nature - type- et signification des variables p. ex.). Le sens critique vis à vis des données utilisées (qualification, nature, signification, représentativité, normalisation ...) et des choix méthodologiques (justification des choix des méthodes, des seuils adaptés, ...) sera également pris en considération lors de l'évaluation. Par ailleurs, les réponses seront aussi évaluées sur base de la qualité et l'originalité des illustrations graphiques car l'expression graphique constitue la spécificité du scientifique. Elle permet de démontrer la bonne compréhension du phénomène. Enfin, tout enrichissement d'une réponse par une large culture scientifique personnelle riche constituera aussi un facteur d'évaluation de l'excellence. |
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Stage(s) :
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| Néant |
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Remarques organisationnelles :
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| Néant |
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Contacts :
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| Yves CORNET, Chargé de Cours
Unité de Géomatique, Allée du 6 Août, 17 (B5a), 4000 Liège
Tél. 04 3665371
Mail : ycornet@ulg.ac.be
Web: http://139.165.44.35/cms/index.php
Antoine DENIS, doctorant
Département des Sciences et Gestion de l'Environnement (Arlon Campus Environnement), Unité Eau , Environnement et Développement, Avenue de Longwy 185, 6700 Arlon
Tél. 063 230997
Mail : antoine.denis@ulg.ac.be
Web: http://www.eed.ulg.ac.be/ |
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| Notes en ligne : |
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| Notes de cours |
| Les documents supportant le cours sont téléchargeables sur le site eCampus de l'Université de Liège. |
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| Notes travaux pratiques |
| Les documents supportant les travaux pratiques sont téléchargeables sur le site ORBI de l'Université de Liège |
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