TUE402. TP Introduction à ER Mapper, aux images satellites et aux

TUE402. TP Introduction à ER Mapper, aux images satellites et aux Modèles
Numériques de Terrain
Ce premier TP sert à se familiariser avec le Système d’Information Géographique ER Mapper, ainsi
que d’effectuer des opérations simples sur images satellites et modèles numériques de terrain. Nous
travaillerons sur des images des environs de Grenoble.
1. Ouvrir et imager des images
Double-cliquer sur l’icône ER Mapper pour lancer le logiciel. Le menu principal apparaît :
Barre de menu
Boutons
Ce menu consiste en une barre de menu et des boutons de raccourci pour les taches les plus utilisées.
On ouvre une image en cliquant sur le menu « File » puis « Open » ou en cliquant directement le
bouton « ouvrir » . Ceci ouvre une fenêtre de dialogue où l’on peut changer de répertoire (menu
« directories ») ou de disque (menu « volumes »).
Ouvrir le fichier Grenoble_SPOT.ers dans le répertoire obsmstu/TUE402/TP_introduction sur le
disque S (serveur Sarado ; espace commun). Une fenêtre apparaît avec une scène SPOT-4
Multispectrale de Grenoble. Dans la barre de nom de la fenêtre apparaît Algorithm not yet Saved (car
vous n’avez pas encore créé d’algorithme à partir de cette image).
Vous pouvez agrandir la fenêtre en tirant sur les bords ou les coins. On peut zoomer sur l’image en
utilisant le bouton « loupe » et la faire défiler avec les flèches sur les bords de la fenêtre ou avec le
bouton « main ». On peut revenir à l’image complète en cliquant le bouton droit de la souris dans la
fenêtre de l’image et en sélectionnant « Quick Zoom » puis « Zoom to current Dataset ».
Vous pouvez ouvrir une deuxième image dans une nouvelle fenêtre en sélectionnant « File ; New » ou
en cliquant le bouton « Nouveau » . Une deuxième fenêtre Algorithm not yet Saved apparaît. Ouvrir
le fichier spotview_alpes.ers dans cette fenêtre. C’est une image Spotview (SPOT-5
Panchromatique). Noter la différence (pas seulement en couleur, aussi en géométrie) entre ces deux
images. Si vous avez plusieurs fenêtres ouvertes, il n’y en a qu’une active (dans laquelle on peut faire
des opérations). En cliquant sur une fenêtre celle-ci devient active.
Faites un zoom fort sur la colline de la Bastille et l’Institut Dolomieu dans les deux images et
comparez la résolution. Que remarquez-vous ?
2. Créer un algorithme ; traiter une image
Cliquer sur l’image Grenoble_SPOT pour rendre cette fenêtre active. Ouvrir la fenêtre de
dialogue Algorithm dans le menu « View ; Algorithm » ou en cliquant sur le bouton
« algorithme »
C’est la fenêtre de commande centrale pour faire des opérations de traitement sur votre image ; elle
consiste en plusieurs parties (voir aussi le chapitre 3 du « Tutorial » : « Creating an Algorithm ») :
A gauche, en blanc, le diagramme de structure des données, qui représente la surface active et les
couches qui la construisent. A droite, le diagramme de traitement avec la chaîne de différents
traitements possibles. En haut, des boutons et des informations sur l’image.
Cliquer sur la fenêtre spotview_alpes pour la rendre active ; la fenêtre Algorithm présente les
informations concernant cette image. Notez que cette image panchromatique ne comporte qu’une
couche de données (une « pseudolayer ») alors que l’image Grenoble_SPOT multispectrale
comporte trois couches (RGB) pour les trois bandes qui composent cette image.
L’image spotview_alpes est assez sombre, on va la traiter pour la donner plus de clarté et de
contraste. Pour cela, cliquer sur le bouton « Transform »
(NB c’est le 2ème, après le bouton
« équation » E=mc2). Une fenêtre de dialogue apparaît dans laquelle on peut ajuster les couleurs.
Utiliser d’abord le menu « Limits ; Limits to actual » puis les boutons de droite pour ajuster
l’histogramme des tons de gris dans cette image jusqu’à ce que le contraste vous plaise. Fermer la
fenêtre Transform. Vous pouvez décrire votre image dans la barre en haut de la fenêtre Algorithm
(mettez par exemple « SpotView Grenoble ») et la sauver l’algorithme : dans le menu principal,
cliquer sur « File ; Save As ») et sauvez l’algorithme que vous avez créé dans votre espace personnel
sur le serveur (volume Z).
On peut faire la même chose avec l’image Grenoble_SPOT mais en traitant les trois bandes
séparément : cliquer sur cette image pour qu’elle soit active dans la fenêtre Algorithm puis cliquer le
bouton « Transform ». Dans la fenêtre de dialogue Transform apparaissent maintenant les trois
bandes Rouge, Vert et Bleu dont vous pouvez ajuster la clarté et le contraste séparément.
3. Structure d’une image multibande
Fermer toutes les fenêtres sauf la fenêtre Algorithm. En haut à droite de cette fenêtre, cliquer sur
« Edit ; Add Raster Layer ; Pseudo ». Une fenêtre d’image vide s’ouvre ; la fenêtre algorithme
indique qu’il n’y a pas de données (« No Dataset »). Cliquer sur le bouton « ouvrir » dans la
fenêtre Algorithm puis chercher le fichier Grenoble_SPOT. La fenêtre d’image montre une image
en couleurs, dans la fenêtre Algorithm on voit qu’il s’agit de la bande 1 (0,545 µm : vert visible) de
l’image SPOT. Les couleurs correspondent à la réflectivité dans cette bande (bleu : faible → rouge :
forte). Vous pouvez sélectionner la bande que vous voulez afficher dans la fenêtre Algorithm,
regardez l’image donnée par les trois bandes et notez les différences.
En cliquant sur le tab « Layer » dans la fenêtre Algorithm, vous pouvez changer le tableau de
couleurs (choisir dans « Color Table »). En choissisant « greyscale », l’image se présente en noir et
blanc (noir : faible réflectivité → blanc : forte réflectivité). Quels types de surface sont fortement
réflectifs dans les trois bandes ? Quelles surfaces ne sont pas réflectives dans aucun des trois bandes ?
On va maintenant reconstruire l’image à trois bandes telle qu’on l’avait au départ, c'est-à-dire en 3
bandes imagées en rouge, vert et bleu. Sélectionner la bande 3 (0,84 µm ; infrarouge proche). Dans la
fenêtre Algorithm, cliquer sur le tab « Surface » et choisir « Red Green Blue » au lieu de
« Pseudocolor » dans le menu Color Mode. Dans le menu Edit, cliquer sur « Change Raster Layer »
et choisir « Red ». La bande 3 apparaît maintenant dans des tons de rouge dans la fenêtre image
(noir : faible réflectivité → rouge : forte réflectivité). Vérifiez que vous représentez bien la bande 3.
Maintenant, choisir « Add Raster Layer ; Green » dans le menu Edit, et recharger l’image
Grenoble_SPOT dans cette couche (bouton « ouvir » dans la fenêtre Algorithm). Sélectionner la
bande 2 (0,645 µm ; rouge visible). Répéter l’opération pour la bande 1 que vous représenterez dans
des tons de bleus. L’image est maintenant la même que l’image que vous aviez ouverte au départ.
Ajuster éventuellement les contrastes et la clarté avec la commande et la fenêtre Transform. Inverser
les bandes tels que la bande 3 (IR) est imagée dans le vert et la bande 2 (rouge visible) dans le rouge.
Comment l’image change ‘t-elle ?
4. Imager un Modèle Numérique de Terrain
Fermer toutes les fenêtres sauf le menu principal de ER Mapper. Ouvrir le fichier
Grenoble_topo.ers. Ce fichier contient un MNT des environs de Grenoble (quasiment la même
région que celle imagée sur l’image SPOT). L’image s’affiche en noir et blanc (noir : altitudes basses
→ blanc : altitudes élevées). Vous pouvez ajuster les tons de gris (comme pour une image satellite) en
cliquant sur l’icône « Transform », puis, dans la fenêtre Transform, sur « Limits ; Limits to Actual »
(notez comment l’histogramme change). Vous pouvez également afficher l’image dans d’autres
palettes de couleurs en choisissant dans Color Table sous le tab Surface (expérimenter un peu,
essayer notamment la gamme de couleurs « elevation »).
Il y a deux autres façons d’imager un MNT. Premièrement vous pouvez ajouter un ombrage artificiel
à l’image en noir et blanc : remettre « greyscale » dans Color Table puis cliquer sur l’icône
« Sunshade »
. Une fenêtre de dialogue apparaît sur laquelle vous pouvez activer l’ombrage
artificiel. Vous pouvez également ajuster l’angle d’incidence et l’azimut de la source de lumière
artificielle. Expérimenter avec différents angles d’incidences et remarquer comment l’aspect du
terrain varie.
La deuxième méthode consiste en imager un MNT en 3 dimensions. Pour cela, il faut ajouter une
couche « altitude » (Height Layer) à l’image : dans la fenêtre Algorithm cliquer Edit puis « Add
Raster Layer ; Height Layer »). Charger le fichier Grenoble_topo.ers dans cette couche (bouton
dans la fenêtre Algorithm). Maintenant, vous pouvez voir l’image en 3D en sélectionnant « 3D
Perspective » dans le bouton View Mode en haut de la fenêtre Algorithm. Vous pouvez ajuster la
résolution sous le tab 3D View (chercher un compromis entre détail sur l’image et temps
d’affichage). Dans la fenêtre image, vous pouvez faire pivoter l’image 3D avec le bouton gauche de
la souris et zoomer avec le bouton droit.
5. Imager ensemble une image satellite et un Modèle Numérique de Terrain
On peut imager différents thèmes (surfaces) en même temps sous ERMapper (voir le chapitre 4 du
« Tutorial » : « Working with Data Layers »). Comme exemple, on imagera l’image SPOT et le MNT
de la région grenobloise ensemble. Remettez l’image du MNT en vue normale (View Mode :
« Normal » dans la fenêtre Algorithm) et remettre la table de couleurs sur noir et blanc (Tab
Surface ; « Color Table : greyscale »). Dans le menu File du menu principal choisir « Open into
New Surface ». Pour que l’image et le MNT soient imagés correctement et à la même échelle, il faut
que l’image soit géocodé (le MNT l’est déjà, car il est issu d’une base de données géographiques).
Ouvrir donc le fichier Grenoble_spot_geocode.ers. L’image SPOT géocodé s’affiche sur une partie
du MNT. Si vous ne la voyez pas c’est qu’elle est caché sous le MNT : dans le diagramme de
structure des données de la fenêtre Algorithm, cliquer sur la surface correspondant à l’image (la
surface RGB) et la monter vers le haut (en cliquant et tirant avec la souris, ou en utilisant les boutons
dans la partie haute de la fenêtre – voir figure ci-dessous). Notez que l’image satellite et le MNT se
superposent parfaitement.
Vous pouvez renommer les couches (comme dans l’exemple ci-dessus) en double-cliquant dessus.
Une autre façon d’imager les deux images ensemble est d’utiliser le MNT comme une couche
« altitude » (Height Layer) dans la surface image. Cliquer simplement sur le Height Layer (toujours
ouvert) et faites le glisser dans la surface image. Vous pouvez maintenant enlever la surface MNT en
la cliquant puis en sélectionnant « Edit ; Cut ». Vous devrez maintenant avoir une surface (image)
avec quatre couches (RGB et Height). Si c’est le cas vous pouvez sélectionner View Mode : « 3D
Perspective » pour voir l’image SPOT plaqué en 3D sur le MNT.
Vous pouvez maintenant sauvez l’algorithme qui crée cette image (Menu Principal, File ; « Save
As », puis sélectionner « ER Mapper algorithm ». Sauver l’algorithme sous votre espace personnel
(volume Z). Vérifier que vous avez correctement sauvez cet algorithme en fermant toutes les fenêtres
(sauf le menu principal) et en rouvrant l’algorithme (menu « File ; Open »).