Description technique du principe de fonctionnement:
La télédétection satellitaire est une technique qui permet d’obtenir des informations qualitatives et quantitatives sur des objets situés à une distance donnée en mesurant l’énergie électromagnétique émise, réfléchie ou transmise, à l’aide de satellites en orbite équipés de capteurs spécifiques.
Au fil des années, le développement des plateformes satellitaires a permis de disposer d’une vaste gamme de capteurs finalisés à l’observation de la Terre. Les données satellitaires ont connu une évolution constante en termes de quantité, de résolution spatiale, de fréquence d’acquisition, de gratuité et d’exploitation des données.
Les capteurs utilisés peuvent être classés en deux catégories principales en fonction du procédé d’acquisition mis en œuvre :
 | Capteurs optiques passifs: le capteur mesure le rayonnement naturellement disponible émis ou réfléchi par les objets au sol en fonction de leur réflectivité et de leur réflectance. Cette catégorie regroupe tous les satellites multispectraux et hyperspectraux qui utilisent des longueurs d’onde allant du visible à l’infrarouge. |
Tableau des capteurs optiques passifs les plus connus et utilisés dans le cadre de l’observation de la Terre.
| Satellite | ENTITÉ | Disponibilité des données | Résolution spatiale | Période de révolution | Utilisations possibles pour la surveillance de la cartographie |
| Prisma | ASI | Sur projet | 30 – 5 m | ||
| Sentinel-2 a/b | ESA | Gratuit | 10 m – 20 m | 5 / 10 jours | DIC |
| Landasat-8 | NASA | Gratuit | 30 m 15 m | ||
| Planet Scope | Planete LAB | Commercial | 3 m | Journalière | Stéréoscopie |
| Pleiades | Airbus | 0,5 m | À la demande | ||
| Images Google Earth | Gratuit (consultation uniquement) | < 1 m | Variable |
 | Capteurs radar actifs : capteurs qui émettent une onde électromagnétique en direction de l’objet à étudier. Le rayonnement réfléchi par l’objet est enregistré et mesuré par le capteur. Ces satellites, radar à ouverture synthétique (SAR), utilisent la fréquence des microondes. |
Tableau des principaux capteurs actifs (SAR)
| Satellite | Disponibilité des données | Résolution spatiale | Période de révolution |
| ERS-1/2 | À vérifier | 20 x 5 m | 35 jours |
| ENVISAT-Asar | À vérifier | 20 x 5 m | 35 jours |
| RADARSAT-1/2 | Commercial | 10 x 5 m | 24 jours |
| TerraSAR X | Commercial | 1 x 1 m | 11 jours |
| Sentinel-1 a/b | Gratuit | 5 x 5 m | 6 / 12 jours |
| Cosmo Sky-Med | Commercial | 1 x 1 m | 1 – 4 – 8 jours |
| ALOS -2 | Commercial | 10 x 10 m | Journalière |
Les différents systèmes ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients. En particulier, les systèmes optiques : i) contiennent des informations relatives à la réflectivité naturelle des objets qui permettent de déduire des informations et des paramètres physiques ; ii) ne sont pas en mesure de traverser les nuages, la pluie et la fumée ; iii) ne sont pas en mesure de collecter des données pendant la nuit, à l’exception du signal thermique.
En ce qui concerne les systèmes radar : i) ils contiennent les informations relatives à l’intensité liée à la réflectivité des objets ainsi que les informations relatives à la phase, liée à la distance radar-cible ; ii) sont en mesure de traverser les nuages, la pluie et la fumée ; iii) ne nécessitent pas la lumière diurne du soleil pour fonctionner correctement. Ces capteurs sont capables de balayer la surface observée et de générer une image où chaque pixel représente l’intensité du rayonnement électromagnétique provenant de la portion de surface observée. Les images peuvent être caractérisées par différentes résolutions en fonction du capteur utilisé.
Description des méthodes d’utilisation pour la surveillance des phénomènes de glissement de terrain et exemples pratiques :
Les récents développements en matière de télédétection satellitaire au moyen de satellites optiques offrant des prestations élevées en termes de résolution spatiale et de capacité d’acquisition stéréoscopique, et le développement des nouvelles techniques d’interférométrie satellitaire d’images radar (ex. SBAS Small Baseline Subset, PSInSAR, SqueeSARTM, etc.) capables d’évaluer les déformations superficielles avec une précision millimétrique sur des points isolés, ont considérablement accru l’utilisation de cette méthode aux fins de la surveillance des phénomènes de glissement de terrain.
Grâce aux capteurs optiques électroniques installés sur le satellite, le principal avantage des techniques de télédétection satellitaire est la possibilité d’effectuer des acquisitions sur de grandes surfaces (près de 104 km2) sur différentes bandes du spectre électromagnétique (observation multispectrale) et rapidement, avec des acquisitions répétitives (observation multi-temporelle), et de pouvoir ainsi cartographier les variations superficielles tant dans l’espace que dans le temps.
Les techniques d’interférométrie SAR se sont considérablement développées au cours des dernières années (SBAS ; PSInSAR ; SqueeSARTM). Ces techniques permettent de reconstruire, à partir du déphasage (DInSAR) de deux images, les déplacements qui se sont produits au sol après avoir épuré le signal des composantes liées à l’orbite du satellite, à la topographie et à l’atmosphère. Si la comparaison de deux seules images peut être utilisée pour cartographier de grandes déformations sur des surfaces étendues (séismes, déformations dues aux volcans), l’utilisation d’une série chronologique d’images issues des procédés persistent scatterer permet quant à elle de surveiller les processus lents, tels que les glissements de terrain, en reconstruisant la séquence chronologique des mouvements superficiels.
Dans le cadre de la surveillance des phénomènes de glissement de terrain, l’interférométrie constitue une aide précieuse tant pour l’analyse des phénomènes impulsifs survenant à la suite d’un épisode de précipitations exceptionnelles, en analysant la différence d’amplitude, que pour la surveillance dans le temps de phénomènes d’instabilité, en analysant le déphasage. Il est également possible de générer des modèles numériques du terrain en tant que produit interférométrique résultant de l’élaboration de la phase interférométrique. La vitesse maximale qu’il est possible de mesurer dépend de la longueur d’onde (λ) et de la fréquence d’acquisition du satellite. En principe, à chaque passage du satellite, la vitesse maximale correspond à ¼ de λ. Par exemple, avec le satellite Sentinel-1 qui a une période de révolution de 6 jours (en Europe) et un λ de 5,6 cm, il est possible d’enregistrer, dans des conditions idéales, des mouvements pouvant atteindre 85 cm/an.
Cas d’utilisation les plus indiqués :
Parmi les multiples applications possibles de la télédétection satellitaire dans le domaine de l’étude des phénomènes de glissement de terrain, les plus indiquées sont les suivantes :
- Cartographie de glissements de terrain superficiels par comparaison d’images pré-événement et post-événement ;
- Changements morphologiques identifiés par la différence de DEM (images satellitaires stéréoscopiques) ;
- Cartographie des déplacements horizontaux par corrélation croisée d’images (voir fiche relative à la corrélation d’images numériques) :
- Cartographie des mouvements lents, des affaissements ou des mouvements tectoniques à l’aide de procédés interférométriques InSAR (images satellitaires radar) ;
- Mesures indirectes (humidité du sol, estimation de la pluie, données météorologiques, GNSS).
Il convient de souligner que les techniques d’interférométrie satellitaire sont idéales pour la surveillance (non en temps réel) des glissements de terrain très lents et extrêmement lents (voir figure Varnes) et pour couvrir de grandes surfaces (à l’échelle nationale ex. PST). Avec les satellites à haute fréquence d’acquisition (Sentinel-1 ou CosmoSkymed) et l’amélioration des algorithmes de traitement des données, les séries chronologiques de mesure sont de plus en plus fiables et comparables aux données collectées sur Terre.
Les techniques DInSAR ont toutefois certaines limitations, parmi lesquelles : I) le mouvement est enregistré le long de la ligne de visée (LOS) du satellite et dans certains cas, l’orientation de la pente (ex. nord – sud) perpendiculaire à la LOS entraîne une forte sous-estimation du mouvement réel ; ii) des accélérations paroxystiques de plus de ¼ de λ sont sous-estimées et peuvent entraîner une perte de cohérence des données ; iii) les zones où la couverture végétale est abondante (glissements de terrain dans les zones boisées) n’ont pas assez de cibles au sol et ne peuvent pas être surveillées.
Tableau 1. Sources de données satellitaires et aériennes (non commerciales) publiées sur Internet et qui peuvent être utilisées pour la cartographie et l’étude des glissements de terrain.
| Données disponibles | Fournisseur | Lien | Accès |
| Couverture globale | |||
| Données brutes des satellites Sentinel : 1 (SAR) 2 (multispectral haute résolution) 3 multispectral basse résolution | ESA – Copernicus | https://scihub.copernicus.eu/ | Gratuit après inscription |
| Visualisation et téléchargement des données partiellement traitées Satellites Sentinel 1,2,3 (et autres comme Proba-V) | ESA EO – Broswer | https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/ | Gratuit après inscription |
| Données brutes des satellites Landsat et autres (ex. Sentinel-2, Aster) ; DEM SRTM | USGS | https://earthexplorer.usgs.gov/ | Gratuit après inscription |
| GoogleEarth (images satellitaires chronologiques à haute résolution) | https://www.google.it/intl/it/earth/ | Gratuit, visualisation uniquement | |
| Estimation de la pluie, humidité du sol par le satellite | CNR-IRPI | http://hydrology.irpi.cnr.it/download-area/sm2rain-data-sets/ | Gratuit |
| Données brutes de divers satellites (ex. Pleaides ; Cosmo) | ESA | https://earth.esa.int/web/guest/missions/3rd-party-missions/overview | Données fournies gratuitement uniquement dans le cadre d’un projet de recherche |
| Images satellitaires à basse résolution (MODIS) | NASA | https://worldview.earthdata.nasa.gov/ | Gratuit après inscription pour téléchargement |
| Données brutes du satellite Prisma (satellite hyperspectral) | ASI | https://prisma.asi.it/ | Données fournies gratuitement uniquement dans le cadre de projets de recherche |
| Services de traitement des données (à l’échelle mondiale) | |||
| Série d’interférogrammes Sentinel-1 pouvant être traités avec le procédé SBAS à logiciel libre | COMET | https://comet.nerc.ac.uk/COMET-LiCS-portal/ | Gratuit |
| GoogleEarth Engine Traitement de divers données satellitaires (Sentinel, Landsat) | https://earthengine.google.com/ | Gratuit après inscription et justification de l’utilisation de la plateforme | |
| Série d’outils pour le traitement de données de détection à distance (SAR, OPTIQUE) | ESA | https://geohazards-tep.eu/#!web_store | Gratuit après inscription et présentation |
| Territoire italien | |||
| Orthophotographies du territoire italien ; données Persistent Scaterrer des satellites (ERS, ENVISAT et zones d’échantillonnage Cosmo-SkyMED) | Ministère de l’environnement Portail cartographique national | http://www.pcn.minambiente.it/mattm/ | Gratuit (consultation des données – WMS) |
| Données LIDAR et PS (Téléchargement des données brutes) | Ministère de l’environnement PCN | http://www.pcn.minambiente.it/mattm/servizio-distribuzione-dati-pst/ | Données communiquées en cas de mini-projet de recherche et frais d’envoi. |
