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Année académique 2014-2015Données en date du : 1/10/2014
Version 2013-2014
GEOG0024-1  Télédétection

Durée :  30h Th, 30h Pr
Nombre de crédits :  
Bachelier en sciences géographiques, orientation générale, 3e année6
Année préparatoire au master en sciences géographiques, orientation climatologie6
Année préparatoire au master en sciences géographiques, orientation géomatique et géométrologie6
Année préparatoire au master en sciences géographiques, orientation générale6
Nom du professeur :  Yves Cornet
Langue(s) du cours :  
Langue française
Organisation et évaluation :  
Enseignement au deuxième quadrimestre
Contenus du cours :  
Théorie et travaux dirigés
I. Introduction 1. Analyse des vecteurs 2. Nature du signal 3. Notions d'image numérique
II. Traitements d'images monogéniques 4. Visualisation d'images monogéniques 5. Accentuation de contraste 6. Classifications d'une bande spectrale 7. Corrections géométriques 8. Corrections radiométriques 9. Traitements focaux (locaux), zonaux, globaux 10. Filtrage des images dans le domaine spatial
III. Traitements d'images polygéniques 11. Visualisation d'images polygéniques - compositions colorées 12. Indices et opérateurs arithmétiques 13. Transformations polygéniques 14. Classifications d'images 15. Analyse multi-sources
IV. Quelques applications 16. Observation des terres émergées (NDVI, LST, analyse de séries temporelles, téléconnexions, LCC ...) 17. Océanographie satellitaire (SST, LSWT, Ocean color, analyse de séries temporelles, téléconnexions, bathymétrie, classification des fonds marins, imagerie radar, ...)
Travaux pratiques Ci-dessous sont énumérés quelques sujets des séances de travaux pratiques:
I. Spectral unmixing II. Normalisation radiométrique relative III. Fusion d'image IV. Normalisation topographique V. Classification d'ortho-images VI. Classification d'images Landsat VII. Time series analysis SST à basse résolution spatiale (pathfinder) VIII. Time series analysis LST à basse résolution spatiale (MODIS) IX. Modélisation de la LST à moyenne résolution spatiale (Landsat TM, ETM+,OLI) X. Edge detection (Canny) et Edge linking (Hough) XI. Segmentation d'image (Maximun Enthropy Thresholding) XII. Découverte de Grass (importation, visualisation, correction géométrique, classification, analyse de texture ...) XIII. Recherche de points homologues (programmation sous Matlab) XIV. Détection de nuages (MODIS, AVHRR, ...) XV. Découverte de Seadass XVI. ...
 
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :  
* 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.
* Par les maîtrises fondamentales acquises au cours, l'étudiant sera capable 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 et la tournure d'esprit acquises dans d'autres cours passés et futurs de son cursus (mathématiques, statistiques, physique, cartographie, propagation d'erreur, méthodes numériques de la géographie, programmation ...), il devrait aussi faire preuve de la rigueur scientifique nécessaire dans l'analyse de ces nouvelles techniques, dans la formulation de solutions techniques fiables, dans leur implémentation et dans l'analyse de leurs résultats.
Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :  
Le cours exploite intensément les traitements statistiques mono et multivariés et les principes d'analyse spatiale. En outre, il fait fréquemment référence aux notions d'analyse numérique, 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 abordées au cours de cartographie numérique et cartographie 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 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 ...).
La pratique est subdivisée en deux parties, les travaux dirigés et les travaux pratiques.
Les travaux dirigés réalisés sous Idrisi principalement illustrent quasiment l'ensemble des méthodes expliquées du cours théorique. Les séances de travaux dirigés sont alternent avec les séances de cours théorique. Des exercices-types et sets de données comparables à ceux proposés lors des séances de travaux dirigés ainsi que leurs solutions sont proposés aux étudiants pour leur permettre de tester en autonomie leurs aptitudes à utiliser les logiciels avant l'examen.
Les séances de travaux pratiques sont réalisées par les étudiants en autonomie contrôlée. Ils sont organisés selon les principes de la pédagogie par projet. Chaque étudiant doit répondre à un problème original de traitement d'image de télédétection en exploitant les outils logiciels mis à leur disposition. Il peut évidemment aussi choisir des solutions alternatives exploitant par exemple des outils logiciels et environnement de programmation libres. Une documentation scientifique de base est mise à sa disposition mais il est libre d'analyser aussi la documentation disponible par ailleurs (littérature du web, aides de logiciels, forums de discussions, livres de référence ...). Un set de données spécifiques à chaque sujet est distribué. Au terme des séances de travaux pratiques, chaque étudiant présente, à l'ensemble de la classe et à l'aide de slides de type power point, le problème, l'analyse de la (ou des) solution(s) technique(s) proposée(s) et des exemples de domaines d'application de celles-ci, l'implémentation de la (ou des) solution(s), la qualification des données utilisées, les résultats des traitements et leur analyse critique, une conclusion. Après chaque présentation, une courte période de questions-réponses à laquelle participent les condisciples et le (les) enseignant(s) est programmée. L'ensemble des présentations power point est mis à la disposition de tous les étudiants.
Par ailleurs, 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. Ce site fournit aussi le calendrier d'utilisation de la salle de cours informatisée du B5a/4/18. 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 obligatoire pour les travaux dirigés et les travaux pratiques. Les séances ont lieu dans le local B5a/4/18, pendent le second quadrimestre, le mardi toute la journée. Les séances de cours théoriques alternent avec des séances de travaux dirigés. Les séances de travaux pratiques commencent au terme des séances théoriques et de travaux dirigés.
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :  
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)
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'exerices avec solutions mis à la disposition des étudiants et des exercices- avec solutions typique de l'exmen pratique.
L'évaluation certificative comporte trois parties.
L'exposé de l'exercice de travaux pratiques constitue la première partie et contribue à 25% de la cote finale.
Une seconde partie écrite et à livre ouvert consiste, au moyen du logiciel Idrisi, à résoudre un exercice comparable à ceux réalisés lors des séances de travaux dirigés. Les étudiants disposent d'environ deux heures pour réaliser cet exercice. Cette partie de l'examen intervient pour 25% de la cote finale.
La troisième partie de l'examen consiste à répondre par écrit à un questionnaire sur le cours théorique. Cet examen théorique intervient pour 50% dans le total des points et sa durée est de l'ordre de 2 heures.
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 culture scientifique personnelle riche constituera aussi un facteur d'évaluation de l'excellence.
Stage(s) :  
Néant
Remarques organisationnelles :  
Néant
Contacts :  
Yves CORNET, Chargé de Cours
Unité de Géomatique, 17 (B5a), Allée du 6 Août, 4000 Liège
Tél. 04 3665371
Mail : ycornet@ulg.ac.be
Web: http://139.165.44.35/cms/index.php

Notes en ligne :  
Notes de cours
Les documents supportant le cours sont téléchargeables sur le site eCampus de l'Université de Liège.



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