3. Rayonnement électromagnétique
Selon Guyot (1989) le spectre du rayonnement
électromagnétique est la distribution des fréquences
depuis les rayons gamma jusqu'aux ondes hertziennes. La figure 2 montre que le
rayonnement visible, auquel notre oeil est sensible, ne représente
qu'une très faible fraction du spectre
électromagnétique.
Film photographique
Capteurs de télédétection
0.01 nm
0.1 nm
1 nm
10 nm
0.1 um 1 um 10 um
Rayons Gamma
Rayons X
0.4 um Violet
Bleu
0.5 um Vert
Ultra Violet Visible
Proche-Infra-Rouge Infra-Rouge-Moyen
Hyperfréquences Ondes radar
Ondes radio
Figure 2. Spectre
électromagnétique (Guyot, 1989)
Le rayonnement électromagnétique se
caractérise par une fréquence, une vitesse de propagation, une
polarisation et un angle de dissipation. Il s'agit d'une forme dynamique
d'énergie qui se manifeste lors de son interaction avec la
matière.
3.1. Propriétés du rayonnement
électromagnétique
- La luminance énergétique (L) d'une
source est le flux de rayonnement émis par unité de surface
apparente selon la direction è pour une source non ponctuelle rayonnant
à travers un angle w.
- L'éclairement énergétique (E)
est le rapport du flux énergétique reçu, par la
surface d'un élément infiniment petit. Dans le cas d'une surface
terrestre, l'éclairement est fourni essentiellement par le rayonnement
solaire après diffusion et atténuation partielle par
l'atmosphère. En un lieu donné, il varie essentiellement en
fonction de l'angle solaire, donc de l'heure, de la saison et de la latitude du
lieu. Lorsqu'un rayon de lumière de longueur d'onde donnée
atteint la surface d'un milieu particulière dont l'épaisseur est
importante par rapport à la longueur d'onde, il peut se comporter de
plusieurs façons : réfraction, réflexion, absorption ou
diffusion.
- La transmission : tout corps recevant une certaine
quantité d'énergie rayonnante peut en transmettre une partie. Le
rapport entre l'énergie transmise ou réfractée et
l'énergie incidente est appelée coefficient de transmission ou
transmittance, un objet transparent a une transmittance élevée
dans la bande du visible.
- L'absorption : tout corps dont la surface
reçoit un rayonnement en absorbe une partie. Cette partie
absorbée modifie l'énergie intense de ce corps. Le rapport entre
l'énergie absorbée et celle reçue (incidente) est
appelé coefficient d'absorption ou absorptance.
- La réflectance : tout corps dont la surface
reçoit un rayonnement électromagnétique d'une source
extérieure peut en réfléchir une partie. Le rapport entre
l'énergie réfléchie et celle incidente est appelé
coefficient de réflexion ou de réflectance, ou albédo dans
le cas de l'énergie solaire réfléchie par les surfaces
terrestres. Le rayonnement peut être réfléchi suivant deux
processus, soit directement par la surface soit après avoir
traversé une partie du milieu. Si on considère uniquement la
surface, il existe en fait deux sortes de rayons réfléchis :
spéculaire et diffus. Lorsqu'un rayonnement arrive sur un
réflecteur spéculaire parfait, les angles d'incidence et de
réflexion sont égaux et situés dans un plan
perpendiculaire à la surface de réception. Alors qu'un
réflecteur diffusant correspond à toute surface qui
réfléchit les rayons incidents dans de multiples directions
à cause de l'irrégularité de celle là.
Une surface parfaitement diffusante est dite Lambertienne, sa
réflectance est indépendante de l'angle de visée.
Cependant, les surfaces naturelles sont généralement des
réflecteurs diffusants non-Lambertiens (Cervelle et al., 1996).
Selon la géométrie définie par la source d'énergie,
la surface réfléchissante et le capteur, qui on distingue deux
formes de réflectance :
- La réflectance
hémisphérique : c'est le rapport de l'énergie
réfléchie dans tout l'hémisphère à celle
provenant de toutes les directions de l'espace situé au-dessus de la
cible mesurée. Elle est mesurée par des appareils munis d'une
sphère intégratrice.
- La réflectance
bidirectionnelle : c'est le rapport de l'énergie
réfléchie par un élément de surface dans un
cône (angle solide) pour une direction donnée, à
l'énergie provenant d'une autre direction. Elle peut être
mesurée par les spectroradiomètres de terrain et se
caractérise par un angle d'éclairement solaire et par un angle de
visée du capteur, elle correspond au rapport de l'énergie
réfléchie dans la direction du capteur à l'énergie
solaire incidente (rayonnement diffusé négligé). Le
facteur de réflectance est obtenu en faisant l'étalonnage sur une
surface Lambertienne. Cette forme de réflectance constitue une
propriété intrinsèque de la surface et peut être
utilisée pour dériver les descripteurs géométriques
de la surface, tels que la taille, la forme et l'orientation des
éléments de surface « rugosité » (Huete,
1996).
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