cartographie de la pollution atmosphérique en milieu urbain à l'aide ...

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Chapitre 3 : Méthodes actuelles de surveillance et de cartographie
mesures au sol. Cette globalité d’observation se fait de moins en moins au détriment de la précision
géométrique. La télédétection permet aujourd’hui la surveillance d’une ville, la détection,
l’identification et l’analyse des caractéristiques urbaines (Donnay et al. 2001). Le lecteur intéressé par
l’apport de l’imagerie satellitaire pour la connaissance du milieu urbain est invité à lire l’ouvrage
« Images satellitaires et milieu urbain » de Christiane Weber (2002).
Dans le domaine de la qualité de l’air, les données satellitaires sont utilisées afin d’extraire les
paramètres nécessaires aux différents modèles de transport des polluants : réseau routier, occupation
du sol, rugosité, etc. Intégrée dans des systèmes d’information géographique (SIG : ensemble de
données repérées dans l'espace, structuré de façon à pouvoir en extraire des synthèses utiles à la
décision), la télédétection apparaît comme un outil d’identification, d’extraction, de diagnostic et de
modélisation.
Si beaucoup de recherches ont été menées sur le climat urbain et les apports possibles du satellite, peu
d’études ont recherché les relations qui pourraient exister entre la pollution atmosphérique et les
données satellitaires. La présence de l’atmosphère entre la source de rayonnement (la Terre) et le
capteur (satellite) est généralement à l’origine des perturbations sur la mesure. L’énergie émise est
affaiblie par la propagation dans l’atmosphère. Cette hypothèse de contamination des comptes
numériques satellitaires par la présence de polluants a motivé la recherche des relations qui pourraient
exister entre la pollution atmosphérique et les données satellitaires (McLellan 1973).
Plusieurs études ont été menées sur l’extension de la pollution particulaire au-dessus de la ville
d’Athènes à l’aide d’images satellitaires Landsat TM (Sifakis 1992, Sifakis et al. 1992, Sifakis 1995).
Ces auteurs présument que la forte diffusion induite par la forte concentration d’aérosols rend visible
la présence de nappe de pollution qui contraste avec son environnement. Deux prises de vue
satellitaires sont utilisées dans cette démarche : la première correspond à un jour de non-pollution, et
la seconde à un épisode de pollution. Les deux images satellitaires en infrarouge thermique (bande
TM6) ont permis d’établir deux cartes de température et sont comparées entre elles. Mis à part les
changements d’origine humaine (exemple : chauffage des bâtiments), les baisses importantes de
température entre les deux cartes de température prises à des dates proches sont attribuées à la
pollution atmosphérique. Les anomalies de contrastes, i.e, les modifications abruptes de gradients
spatiaux présents dans les images issues des autres bandes du satellite sont ensuite détectées. Les
résultats montrent que les trois canaux Landsat dans le spectre du visible sont les plus sensibles à des
variations radiométriques liées à la présence d’une pollution. Malheureusement cette étude pourra très
difficilement être effectuée sur des villes présentant des niveaux de pollution plus faibles que ceux
d’Athènes. Des études sur d’autres villes sont nécessaires pour évaluer si, à des taux moindres, la
pollution reste détectable.
Richards (1986) propose une première méthode d’isolation des effets optiques de la pollution basée
sur le principe de contamination des valeurs minimales radiométriques trouvées sur une image.
Carnahan et al. (1984) ont recherché les rapports de canaux TM permettant une discrimination
grossière des différentes concentrations de particules en suspension.
D’autres recherches ont été menées afin de trouver des relations pouvant exister entre les mesures de
polluants au sol et les données satellitaires. Les résultats publiés par le groupe (Basly 2000, Basly &
Wald 2000, Basly et al. 2000, Basly et al. 1999, Basly et al. 1997), suggèrent l’existence d’une
relation qui pourrait lier la concentration des particules en suspension et les données satellitaires en
infrarouge thermique. Basly (2000) a déduit trivialement que plus la concentration en particules est
élevée, plus la corrélation devient négative. Cette corrélation négative est expliquée par le fait que la
présence d'aérosol opacifie l'atmosphère dans la bande infrarouge thermique (Finzi & Lechi, 1991). Le
rayonnement mesuré par le satellite est donc diminué. Un autre processus envisagé est la diminution
du rayonnement solaire atteignant le sol dû à la présence d'aérosols. Cette diminution entraîne une
baisse de la température de surface et ambiante, et par conséquent une baisse du rayonnement mesuré