GEOG2022-1

Durée

15h Th, 20h Pr

Nombre de crédits

	Bachelier en sciences géographiques, orientation générale	3 crédits

Enseignant

Yves Cornet

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue française

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Théorie
I. Traitements d'images monogéniques
1. Classifications d'une bande spectrale (Maximun Enthropy Thresholding)
2. Corrections géométriques (transformations polynomiales, géoéréférencement direct, orthorectification, interpolation des valeurs numériques)
3. Notions avancées de corrections radiométriques (calcul de l'angle zénithal solaire et correction de ses effets radiométriques, normalisation radiométrique relative, normalisation topographique)
4. Traitements focaux avancés (analyse de texture selon Haralick, morphologie mathématique)

II. Traitements d'images polygéniques
5. Transformations polygéniques
6. Classifications d'images
7. Analyse multi-sources

III. Quelques applications
8. Observation des terres émergées (NDVI, LST, analyse de séries temporelles, téléconnexions, LCC ...)
9. Océanographie et limnologie satellitaire (SST, LSWT, Ocean Color, analyse de séries temporelles, téléconnexions, bathymétrie, classification des fonds marins, imagerie radar, ...)
IV Accès aux archives d'images
10. Sélection et téléchargement des images gratuites depuis le serveur de l'USGS
Travaux dirigés et pratiques
Lors des séances de travaux dirigés, nous illustrerons pratiquement les notions théoriques en utilisant différentes outils-logiciels et en développant différents scripts sous MatLab et Octave.

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

* Comprendre le processus d'acquisition et la nature des informations des images de télédétection utilisées dans les différents domaines des sciences de la Terre, du Vivant et de la Mer.
* Connaître les principaux types de traitements appliqués aux images de télédétection.
* Maîtriser les fonctionnalités de traitement d'images au moyen d'outils logiciels spécifiques.
Le cours de télédétection avancée permettra plus spécifiquement à l'étudiant de concevoir des solutions originales permettant de répondre à de nouvelles questions dans les différents domaines d'application de la télédétection.
En exploitant aussi les compétences théoriques et pratiques et la tournure d'esprit acquises dans d'autres cours de son cursus antérieur (mathématiques, statistiques, physique, cartographie, propagation d'erreur, méthodes numériques de la géographie, programmation ...), il devrait alors faire preuve de la rigueur scientifique nécessaire dans l'analyse des solutions techniques, dans leur formulation fiable, dans leur implémentation et dans l'analyse de leurs résultats.
Par les maîtrises fondamentales acquises pendant ce cours, l'étudiant aura développé un mode de pensée qui lui permettra de suivre les cours suivants inscrits au programme du Master: compléments de télédétection, photogrammétrie et compléments de photogrammétrie.

Savoirs et compétences prérequis

Le cours constitue la suite du cours d'introduction à la télédétection inscrit au programme de la seconde année de Bac. Ce dernier est donc un prérequis.
Il exploite intensément les traitements statistiques mono et multivariés et les principes d'analyse spatiale. En outre, il fait fréquemment référence aux notions d'analyse, de calcul matriciel et d'analytique étudiées aux cours de mathématique. Plusieurs notions de physiques (spectre électromagnétique, rayonnement lumineux, équation de Planck, unités et dimensions ...) sont aussi importantes à la bonne compréhension de ce cours.
Il fait aussi appel à un certain nombre de notions de cartographie numérique et mathématique. Des outils logiciels manipulés lors des séances pratiques de différents cours dispensés par les membres de l'Unité de Géomatique sont aussi exploités.
Ces notions et l'utilisation de ces outils sont brièvement rappelées pendant l'année à l'occasion des séances de théorie, travaux dirigés et travaux pratique.
Par ailleurs, la tournure d'esprit acquise grâce aux différents cours de mathématique, physique, programmation, cartographie, analyse spatiale est vraiment essentielle.

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

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. En début de chaque séance, une période de 15 minutes est prévue afin que les étudiants puissent poser des questions sur la matière vue à la séance précédente. 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 méthodes que j'ai identifiés, au fil des années, comme étant les plus compliquées. Des solutions-types sont fournies. Ces exercices peuvent être réalisés avec des outils de calcul ou de programmation connus des étudiants (Excel, Calc OpenOfffice, langages de programmation appris aux cours d'informatique, machines à calculer scientifiques ...) et ne nécessitent aucun logiciel de traitement d'image.
Les séances pratiques sont subdivisées en deux parties : des travaux dirigés et des travaux pratiques.
Les travaux dirigés sont réalisés sous Idrisi principalement, mais aussi sous Grass, SAGA, Seadas, Matlab et Octave. Ils illustrent quasiment l'ensemble des méthodes expliquées pendant les séances théoriques. Les séances de travaux dirigés alternent avec les séances théoriques. Des exercices-types et sets de données complémentaires et comparables à ceux proposés lors des séances de travaux dirigés ainsi que leurs solutions sont fournis aux étudiants pour leur permettre de tester en autonomie leurs aptitudes à utiliser les logiciels avant l'examen. Des exercices proposés lors des examens pratiques des années précédentes sont aussi fournis avec leurs solutions.
Les travaux pratiques portent sur l'application de méthodes de classification à des sets de données originales. Un compte-rendu des traitements réalisés et des résultats graphiques, cartographiques et numériques sera transmis au professeur par l'étudiant qui sera interrogé oralement sur le contenu de ce compte rendu.
Les étudiants ont accès gratuitement aux licence de 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.
Ce site fournit aussi le calendrier d'utilisation des salle de cours du bâtiment B5a. S'ils désirent en profiter pour s'exercer ou avancer dans leur projet de travaux pratiques, ils peuvent prendre contact avec le staff de l'Unité de Géomatique.

Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)

Il s'agit d'un enseignement présentiel. La présence est donc obligatoire. Toute absence doit être justifiée par un certificat médical par exemple. Sauf avis contraire, les séances ont lieu dans le local B5a/4/18 ou B5a/2/35, pendant le second quadrimestre, selon l'horaire distribué par ailleurs (http://www.facsc.ulg.ac.be/cms/c_253095/fr/horaires).
Les séances de cours théoriques de type ex cathedra alternent avec des séances de travaux dirigés. Les séances de travaux pratiques se déroulent après les séance de théorie et de travaux dirigés.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

BONN F., 1996. Précis de télédétection. 3 volumes. Presses de l'Université du Québec.
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)
D'autres références sont fournies via la plateforme eCampus.

Modalités d'évaluation et critères

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 mis à la disposition des étudiants et des exercices avec solutions et typiques des examens pratiques des années antérieures.
L'évaluation certificative comporte trois parties.
La première partie de l'examen consiste à répondre par écrit à un questionnaire sur le cours théorique. Sa durée est de l'ordre de 2 heures. Cet examen théorique intervient pour 50% dans le total des points si la cote obtenue est au minimum de 10/20. Dans le cas contraire, la cote de cette partie théorique sera celle de la cote globale.
La seconde est l'évaluation des aptitudes acquise aux séances des travaux dirigés. Elle est écrite et à livre ouvert. Elle consiste, au moyen du logiciel Idrisi, à résoudre un exercice comparable à ceux réalisés lors des séances de travaux dirigés. Les étudiants disposent de deux heures pour réaliser cet exercice. Cette partie de l'examen intervient pour 25% de la cote finale, si la cote obtenue à l'examen théorique est au minimum de 10/20.
La troisième est une interrogation orale qui porte sur le compte-rendu des travaux pratiques. Cette partie de l'examen intervient pour 25% de la cote finale, si la cote obtenue à l'examen théorique est au minimum de 10/20.
La pondération signalée ci-dessus sera donc appliquée si l'examen théorique est réussi (10/20 au minimum). Dans le cas contraire, la cote globale sera celle obtenue à l'examen théorique.
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.), des interprétations physiques (dimensions et unités, ordre de grandeur - scaling, p. ex.) et des interprétations 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 adoptés, ...) 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 culture scientifique personnelle riche constituera aussi un facteur d'évaluation de l'excellence.

Stage(s)

Néant

Remarques organisationnelles