NUAGES DE GLACE OU NUAGES D’EAU?
Des cibles de couleusdans l’image de l’Europe présentée page ci-contre, issue de l’instrument VÉGÉTATION embarqué comme charge utile auxiliaire sur le satellite SPOT 4 (voir page 98), il est facile de séparer les nuages d’eau liquide d’une part (en blanc ou blanc-jaune sur l’image), des nuages de cristaux de glace (en piolet clair) ou bien de la neige qui couvre les reliefs (en violet foncé). Ces trois objets présentent en effet des signatures spectrales différentes.Par exemple, chaque objet sera caractérisé par trois valeurs spécifiques si l’instrument travaille sur trois «couleurs» ou bandes spectrales différentes (voir le schéma ci-dessous).
Les instruments optiques observent la Terre telle qu’elle est éclairée par le Soleil. La lumière du Soleil est produite par les gaz de la surface de l’astre, à une température de 6 000 degrés. Dans ces conditions, la couleur dominante émise correspond au jaune, et s’étend, avec une intensité décroissante, vers le rouge et l’infrarouge vers les longueurs d’onde croissantes, et le bleu vers les longueurs d’onde plus courtes. La lumière solaire est donc un mélange qui nous paraît blanc, sauf quand un milieu disperse les couleurs. Les objets de notre environnement absorbent ou réfléchissent différemment la lumière selon sa longueur d’onde. La courbe indicatrice de la fraction de lumière réfléchie par les objets, selon sa couleur, constitue la signature spectrale de l’objet. Si l’on représente le spectre de couleurs du Soleil, on note un maximum vers le jaune. Les barres verticales correspondent à la limite de la lumière visible (notre œil ne perçoit ni l’infrarouge, ni l’ultraviolet). Les zones hachurées représentent symboliquement trois «bandes spectrales» observées par un satellite fictif, dont l’une se situe dans l’infrarouge. Le satellite crée donc trois images du même paysage simultanément, en sélectionnant des couleurs spécifiques pour chacune d’elles. Ces trois données indépendantes permettent de distinguer une grande variété d’objets au sol, donc de les détecter et de les identifier. La courbe en bleu, la courbe en vert et la courbe en rouge représentent les signatures spectrales respectives de trois « cibles » différentes. Par cible, on entend un objet homogène sur l’image, comme un champ de blé ou une forêt. La valeur de chaque cible dans chaque image, moyennée sur la largeur de la bande spectrale, est représentée par un trait épais. Dans notre exemple, la cible représentée par une ligne bleue et la cible représentée par une ligne rouge ont à peu près la même valeur dans l’infrarouge et dans le bleu, mais des valeurs différentes dans le jaune. La cible correspondant à la courbe verte donne le même résultat que la rouge dans la bande spectrale jaune, mais s’en distingue dans les deux autres. Le simple mélange des trois images auxquelles on aura attribué des couleurs arbitraires donnera des couleurs différentes selon les objets, car les poids respectifs de chaque couleur primaire ne seront pas les mêmes selon les objets. Pourquoi attribuer des « fausses » couleurs aux bandes spectrales, alors qu’il suffirait de les représenter par la couleur correspondant au milieu de chacune d’elles? Il y a deux raisons principales: 1) Certaines des bandes spectrales ne sont simplement pas représentables. Par exemple, l’infrarouge n’est pas vu par l’œil humain. 2) Certaines couleurs permettent de distinguer plus de nuances que d’autres : on a donc intérêt à utiliser ces couleurs pour présenter les images, plutôt que les vraies couleurs.