Les
nouveautés du satellite SPOT 4,
Les nouveautés du Centre de
Contrôle SPOT 4,
Les nouveautés du Centre de
Programmation SPOT 4,
Les
nouveautés du Centre d'Archivage et de Pré-traitement SPOT 4
Les nouveautés de la
Cellule Qualité Image SPOT 4.
Avec l'arrivée du satellite SPOT 4, c'est un système entièrement renouvelé
et plus performant qui sera opérationnel, afin de mieux répondre aux besoins des clients
de Spot Image.
Le satellite SPOT 4 a été profondément revu au niveau de
sa conception par rapport à ses trois prédécesseurs. De nombreuses améliorations ont
ainsi été apportées, dont les plus importantes sont :
- La charge utile comprend un nouvel instrument, Végétation,
qui comme son nom l'indique permet le suivi opérationnel de la végétation ; plus
précisément, Végétation donne des informations quotidiennes et de portée mondiale sur
la biosphère continentale et les cultures. Les deux instruments HRVIR et Végétation ont
été conçus pour offrir une parfaite complémentarité : les
références géométriques des bandes B2, B3 et MIR sont identiques, afin de permettre,
par superposition des images, des interprétations de données à plusieurs échelles
spatiales. Il sera ainsi possible de tirer bénéfice à la fois de la haute
fréquence temporelle de Végétation (une image mondiale par jour, ayant 1 km de
résolution) et de la haute résolution spatiale des HRVIR (10 mètres).
- La nouvelle architecture du satellite est issue du retour d'expérience des satellites
SPOT 1 à 3, et permet d'assurer une meilleure fiabilité (conception
plus modulaire, meilleure cohérence des interfaces, redondances de certains équipements,
limitation des points de panne unique, …).
- Une nouvelle bande spectrale dans le Moyen Infra-Rouge (de 1,58 à 1,75
micromètre) permet d'apprécier très tôt l'état de mûrissement des plantes par
l'analyse de l'état hydrique de la végétation. L'instrument principal de SPOT 4 porte
le nom de HRVIR, au lieu de HRV pour ses 3 prédécesseurs.
- Les deux instruments de prise de vue (HRVIR)
sont parfaitement indépendants l'un de l'autre : en effet, l'un peut
continuer à faire une prise de vue, tandis que l'autre déplace son miroir de changement de visée afin de
pointer sur une zone particulière. Cette nouveauté est essentielle car elle permet d'acquérir
plus aisément les cibles isolées (petite zone de taille égale ou inférieure
à celle d'une image SPOT standard qui est de 60 x 60 km), qui représentent près de 3/4
des demandes client.
- Les enregistreurs bord sont entièrement nouveaux
(fabriqués en France par la société Enertec) ; leur capacité a été
non seulement doublée (40 minutes, au lieu de 22 pour SPOT 1 à 3), mais
cette fonction est complétée par l'intégration, dans la charge utile, d'une "mémoire
de masse", c'est-à-dire d'une mémoire à semi-conducteur d'une capacité
de 10 Gbits. L'avantage de cette mémoire de masse est que l'accès aux données
image est aussi simple qu'avec un CD, c'est-à-dire direct et rapide, alors que
dans le cas des enregistreurs, il faut faire défiler toutes les données
chronologiquement : de ce fait, il sera possible d'accéder encore plus vite à une image
de la Terre, si l'actualité l'exige parfois, comme par exemple pour une catastrophe
naturelle.
- La retransmission au sol des données images pourra s'effectuer, comme aujourd'hui vers
la vingtaine de Stations de
Réception Directe, mais également, grâce à une liaison optique par laser,
vers un satellite relais, placé en orbite géostationnaire : il s'agit d'une
expérimentation particulièrement audacieuse placée sous la responsabilité de l'Agence
Spatiale Européenne (expérience " Silex " dont le terminal PASTEL est embarqué sur SPOT 4).
- Les HRVIR sont protégés des phénomènes de polarisation ou d'éblouissement
de la lumière incidente qui surviennent lorsque le satellite est dans certaines positions
par rapport au Soleil.
- Les performances de qualité radiométrique des images sont
améliorées de façon à avoir une meilleure stabilité des réponses des instruments,
facilitant ainsi la comparaison ou la juxtaposition d'images d'un même lieu qui seraient
prises à des moments distincts ou dans des conditions différentes (élaboration de spatiocartes). Il en est de même pour la précision de
localisation des images, grâce à une utilisation optimale du passager DORIS. Il s'agit là d'évolutions notables, car certaines images
SPOT ne peuvent être validées, pour cause de mauvaise qualité radiométrique ou de
zones géographiques imparfaitement recouvertes.
- Le satellite comprend de nouveaux " passagers ",
c'est-à-dire des équipements assurant des fonctions spécifiques et indépendantes de la
mission principale. Il s'agit de :
- PASTEC, qui sera utilisé pour étudier l'environnement du
satellite lors du lancement et en orbite (d'un point de vue thermique, radiations et micro
vibrations).
- Le logiciel DIODE sera expérimenté pour permettre de
connaître en temps réel, et à quelques mètres près, la position du satellite à
l'aide des informations fournies par le passager DORIS
; cette position sera retransmise au sol au travers des données auxiliaires de la
télémesure image.
- Un répondeur radar sera utilisé pour étalonner certains radars au
sol (dont celui du Centre Spatial du CNES en Guyane Française).
- PASTEL est l'élément de l'expérimentation SILEX qui effectue
les retransmissions des images SPOT 4 vers le satellite relais Artémis, placé en orbite
géostationnaire.
- ESBT est un " transpondeur à spectre étalé ", fourni
par l'Agence Spatiale Européenne, dont le but est de valider une liaison directe à 4
Kbits par seconde entre SPOT 4 et le Centre de Contrôle de Redu en Belgique, via le
satellite Artémis.
- POAM III assurera la continuité de la mission américaine
POAM 2 (embarqué sur SPOT 3), en effectuant des mesures de la couche d'ozone et des
aérosols au-dessus des pôles. Cet instrument est fourni par le "Naval Research
Laboratory" de l'US-Navy.
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Le Centre de Contrôle du satellite SPOT 4 est également appelé "Centre de Mise
et Maintien à Poste SPOT 4" ; il s'agit de l'entité de la composante sol permettant
d'assurer la surveillance et le contrôle du satellite dans toutes les phases de sa vie en
orbite :
Le CMP SPOT 4 est un des membres de la famille des CMP qui
compte déjà un centre opérationnel qui contrôle en particulier les satellites SPOT 1
et SPOT 2.
Ces centres sont basés à Toulouse, dans les locaux du CNES et la communauté des
moyens d'exploitation permet à une même équipe d'assurer l'exploitation continue de
tous les satellites SPOT. Bien sûr, en fonction du satellite dont il a la charge, chaque
CMP possède certaines particularités mais tous ont des fonctions de base communes.
En fait, chaque CMP est lui-même composé de deux entités :
- le Centre de Contrôle
proprement dit (ou CCS) qui supporte la fonction de gestion des échanges en temps réel
avec le satellite, lors des passages au-dessus des stations de
réception du réseau 2GHz de contrôle CNES,
- le Centre de Gestion des
Servitudes (ou CGS) qui dialogue avec toutes les autres entités du système pour que
les missions qui lui sont dévolues soient accomplies. Il est également chargé de
l'analyse en temps différé des paramètres de surveillance du satellite, afin, par
exemple, de détecter une dérive anormale d'un équipement.
Pour assurer la gestion et la programmation de la charge utile Végétation, le CMP
s'est enrichi d'une troisième entité, le Centre de Programmation
Végétation (CPV).
La grande nouveauté qu'apportent les CMP est l'automatisation des tâches
: les procédures, qu'elles concernent le CCS, le CGS ou le CPV, sont activées en suivant
un véritable agenda et sont calées sur les rendez-vous avec le satellite (passages
périodiques et quotidiens du satellite au-dessus des stations de
réception du réseau 2GHz). Il existe, en effet, chaque jour et en moyenne, 5
passages d'environ 10 minutes chacun au cours desquels un CMP peut surveiller et commander
le satellite. Autour de ces moments phare d'une journée d'exploitation de routine,
s'organisent alors les tâches pour préparer les données à télécharger au satellite,
pour interpréter les données reçues de celui-ci ou pour échanger des données avec les
correspondants externes (Centre de Programmation, Centre d'Archivage et
de Pré Traitement, …)..
En routine, l'intervention humaine concerne donc essentiellement la supervision du bon
déroulement de ces tâches. Mais, bien sûr, en cas d'opérations délicates (changement
d'orbite, téléchargement d'une nouvelle version du logiciel central de bord, …) ou
d'anomalies du satellite, l'opérateur peut toujours reprendre très rapidement le
contrôle des opérations.
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Les améliorations apportées au Centre de Programmation,
grâce au retour d'expérience de la programmation des satellites SPOT 1 à 3, ont permis
de doter Spot Image d'un outil efficace pour tirer au mieux partie des capacités
d'acquisition du système SPOT :
- La prise en compte des prévisions météorologiques de couverture nuageuse,
fournies chaque jour pour le lendemain par Météo-France, sur pratiquement le monde
entier, permet de réduire de 30% le nombre d'images nuageuses.
- De nouvelles fonctions du Centre de Programmation permettent :
- La constitution, par anticipation de la demande, de couvertures d'archive
homogène (grandes couvertures dans un mode spectral donné).
- La prise de vue stéréo le même jour par deux satellites SPOT : en
effet, de par la configuration des satellites SPOT 1 et SPOT 2, par exemple ou SPOT 4 et
SPOT 2, certaines zones pourront être acquises le même jour avec environ 20 minutes
d'écart et des angles de prise de vue différents.
- La gestion d'une demande par 2 ou 3 satellites SPOT, augmentant ainsi sensiblement le
nombre d'accès à la zone demandée, et ainsi sa vitesse d'acquisition.
- La gestion d'un nouveau service de programmation (SIP) permettant aux Stations de Réception Directe
de confier au Centre de Programmation de Spot Image, la programmation de leurs demandes
afin de bénéficier des optimisations offertes par ce Centre.
- Un engagement plus précis sur la faisabilité d'une demande peut être
fait, à tout moment, grâce à la fonction de planification du Centre de
Programmation, qui s'appuie sur des données climatologiques mondiales de couverture
nuageuse. Un suivi plus complet et régulier de l'avancement de chaque demande est ainsi
offert : il est possible de connaître à tout moment, par exemple :
- la probabilité courante de réussir les images requises pour une demande de
programmation (cette probabilité est réactualisée chaque jour en fonction des images
acquises et déclarées "réussies" la veille et des éventuelles nouvelles
demandes de programmation à prendre en compte).
- le nombre d'images effectivement réussies pour une demande particulière.
- le délai restant avant la fin de la période de programmation théorique.
- Les données de réflectances constatées au sol avec l'ensemble des images SPOT
acquises depuis 1986 ont été analysées de manière à pouvoir ajuster au mieux les
gains des senseurs électroniques en fonction du type de paysage et du mois de l'année.
En effet, le Centre de Programmation est également chargé de choisir, pour chaque image
à acquérir un jour donné, la valeur optimale des gains de ces senseurs, afin d'obtenir
une dynamique de l'image aussi grande que possible.
- Les portions d'orbite allouées à une Station de Réception Directe peuvent désormais
être codées avec un code secret que seule la station connaît. Ainsi, la
confidentialité des programmations de chaque Station de Réception Directe est
parfaitement garantie. Il s'agit là d'un aspect important, puisque près de la moitié
des programmations réalisées par les satellites SPOT concernent ces stations et que,
nombre d'entre elles ont des "cercles de visibilité" qui se recouvrent.
- Enfin, la conception des logiciels a été basée sur des techniques objets (Ada/HOOD)
améliorant ainsi notablement l'adaptabilité et la fiabilité de l'application. De
nombreuses évolutions ont déjà pu être introduites, de manière relativement aisée,
et surtout sans induire de régression des fonctionnalités déjà utilisées depuis près
de 3 ans pour SPOT 1 et SPOT 2.
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Les capacités d'inventaire de la télémesure image reçue à Aussaguel ou Kiruna et
de production de scènes ont été considérablement améliorées lors de la mise en place
d'un nouveau Centre d'Archivage et de Pré-traitement (CAP) à Spot Image à Toulouse et
Satellitbild à Kiruna. Cela permet, lorsque la scène est disponible au catalogue ou
acquise sans nuages, de la fournir aux utilisateurs dans un délai inférieur à la
journée.
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L'expérience acquise sur les premiers satellites SPOT a permis de définir et
réaliser un centre opérationnel permettant aux experts de qualité image d'effectuer un
suivi précis et en temps réel des performances du système.
De plus l'exploitation des données d'étalonnage des instruments (images d'obscurité,
images de la lampe de calibration, images du soleil ou images de sites calibrés au sol)
permet à la cellule QIS de mettre à jour régulièrement les paramètres de traitement
géométriques et radiométriques des images ; ces coefficients de calibration sont
fournis à tous les centres de production d'images afin de maintenir un haut niveau de
qualité des produits.
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page mise à jour le 06 June 2000