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Assistant d'Import du format Spot Standard Product (CAP) V4.0

Introduction

Le format CAP est dérivé de la structure standard CEOS. Il est spécialement adapté aux utilisateurs qui souhaitent procéder eux-mêmes au traitement des données.

Rappel historique (in documentation Spot Image)

A l'époque du lancement du satellite Spot 1, le CNES avait la responsabilité de l'archivage de toutes les données Spot, et de la production de tous les produits standard au sein du CRIS (Centre de Rectification des Images Spot). Le 2 août 1995, cette responsabilité a été confiée à Spot Image dont le Centre d'Archivage et de Pré-traitement (CAP) a été installé au siège de la société, à Toulouse.

Pour l'utilisateur, ce transfert de responsabilité se traduit par un service plus rapide et par un changement de format concernant les SPOT Scène de niveaux 1A, 1B et 2A. Cette modification est principalement motivée par la nécessité d'ajuster le format CAP en fonction des nouvelles spécificités du satellite Spot 4, et notamment l'ajout d'une quatrième bande spectrale dans le moyen infrarouge (MIR).

De plus, le niveau de pré-traitement 1B a été amélioré et il est désormais possible d'assembler directement deux images acquises successivement sur un même passage. Spot Image a volontairement restreint le nombre de modifications pour faciliter l'intégration de ce nouveau format et pour assurer la compatibilité ascendante des produits avec le plus grand nombre d'utilisateurs.

 

Comment reconnaître le nouveau format ?

Le premier enregistrement des deuxième, troisième et quatrième fichiers (Fichier d'en-tête, IMAGERY File et TRAILER File) est appelé FILE DESCRIPTOR. Chacun de ces enregistrements comprend un champ (octets 17 à 28) qui identifie le document et indique le format.

Dans le nouveau format, ce champ de 12 caractères est le suivant : S4-ST-73-1-CN (dans l'ancien format, il s'agissait de S-ST-73-1-CN).

On peut facilement distinguer le nouveau format de l'ancien en comparant les deux premiers caractères du champ :

• S = ancien format
• S4 = nouveau format.

Le format standard SPOT Scène, en résumé :

Structure du fichier

Tous les supports contenant plusieurs produits (CD ROM, bandes audionumériques DAT 4 mm) comprennent un Volume Directory File.

Nom du fichier	Description	Contenu
CD_DIR.FIL	Volume Directory File	Liste de toutes les SPOT Scènes enregistrées dans le fichier

Suit une série de cinq fichiers utilises pour la publication d'images raster, accompagnées d'informations descriptives (sur les CD ROM, ces cinq fichiers sont regroupés sous un seul répertoire par scène) :

Dossier No.	Nom du dossier*	Description	Contenu
1	VOLD_nn.DAT	Volume Directory File	5 enregistrements de 360 octets chacun. Chaque enregistrement décrit la structure des trois autres fichiers qui suivent. Informations au sujet du volume logique, dont un enregistrement descriptif (Descriptor record), un Leader File, des enregistrements de pointage (Pointer record) pour les images, des Trailer Files et du texte.
2	LEAD_nn.DAT	Fichier d'en-tête	27 enregistrements de 3960 octets chacun. Informations auxiliaires principales concernant la SPOT Scène (paramètres d'identification, pré-traitement radiométrique et géométrique, etc.)
3	IMGY_nn.DAT	Imagery File	Organisation BIL des images raster (un enregistrement par ligne et par bande spectrale). Le premier enregistrement contient des informations auxiliaires. (Descriptor record) indiquant le nombre et le volume des enregistrements image, l'organisation des pixels, la localisation des marges droite et gauche, et la taille des données préfixées.
4	TRAIL_nn.DAT	Trailer File	3 enregistrements de 1080 octets chacun. Informations auxiliaires secondaires (qualité image, transformation géométrique, paramètres de projection cartographique)
5	NULL_nn.DAT	Null Volume File	1 enregistrement de 360 octets sous ensemble des informations enregistrées dans le Descriptor File du Volume Directory File.

_nn représente le numéro de la scène pour le volume.

Décodage des informations

La plupart des informations sont codées en ASCII, mais les enregistrements fixes ainsi que les champs binaires intègres rendent difficile l'exploitation des informations contenues dans les fichiers auxiliaires sans l'aide d'un logiciel approprié. La grande majorité des logiciels de traitement d'image peuvent avoir accès à ces informations automatiquement.

L'assistant d'import du format CAP

Ce programme a été mis au point par Digitech Intl. afin de permettre une intégration rapide des caractéristiques des images codées dans ce format. Celui-ci comporte deux volets :

• Importation des images 2A
• Importation et simulation de coordonnées dans pour les images 1A et 1B
• Depuis la version 3.1, intégration d'algorithmes de correction atmosphérique

Importation du 2A

Le format 2A étant un produit géoréférencé, l'importation de l'image produit une image ERS dont les caractéristiques sont :

• une résolution connue
• un point de calage connu
• un nombre de bandes connu
• des caractéristiques Datum Projection dans le code ER Mapper implémentées par l'utilisateur au moment de l'importation.

Le résultat de l'importation produit une image BIL + ers dans le format standard de ER Mapper.

Importation du 1A et 1B

Sans pré-traitement géométrique, ce format permet à l'utilisateur d'analyser des données radiométriques intactes. Une option du module d'import permet outre l'importation, de :

• simuler l'emplacement de un ou plusieurs points dans une image à partir de coordonnées Latitude /Longitude
• de connaître les coordonnées pixels dans l'image à partir de un ou plusieurs points en coordonnées Latitude / Longitude
• d'extraire une sub scène à partir de cette simulation, et d'intégrer les nouveaux extents de cette sous scène dans le bloc "warp info" du fichier ERS.

Algorithmes de calcul des réflectances exo-atmossphériques

Ces traitements sont applicables à tous les produits CAP, en mode simulation ou non. Issus d'une version simplifiées du calcul d'optimisation d'origine, ils prennent en compte les paramètres implémentés dans le fichier leader.dat : l'angle d'élévation solaire, le gain absolu du capteur, ainsi que les valeurs de l'éclairement solaire (Es.) calculées hors atmosphère fournies par les tables mises à disposition par Spot Image sur le site http://www.spotimage.fr/home/system/introsat/seltec/tablum/tablum.htm. Les résultats se présentent sous la forme de formules dans les algorithmes produits lors de l'importation et portent le suffixe "_atm_correction". Le gain obtenu par la correction dépend de la nature de l'image et celui-ci diminue lorsque les effets de l'atmosphère sont trop importants. Ces corrections sont intéressantes surtout lorsque l'on désire faire des comparaisons multidates, ou que l'on veut comparer les valeurs à celles obtenues de mesures sur le terrain.

Mode Importer

Cet assistant créer un fichier ERS à partir d'un produit au format CAP, quelque soit le niveau de pré-traitement.

Il fonctionne selon deux modes :

• Mode importer seulement
• Mode (importer +) simuler les coordonnées d'une sélection par points d'amers

 

 

Volet 1 : La page d'invite commune au deux modes de fonctionnement présente l'assistant.

 

Volet 2 : On demande a l'opérateur de choisir l'import seul (tous niveaux) ou l'import et la simulation des coordonnées (hors niveau 2A).

L'opérateur pourra afficher les algorithmes en cours de traitement et créer un journal des calcul effectués.


Affichages contextuels :

- l'emplacement ne contient pas d'image(s)
- le fichier d'image n'est pas dans le bon format (.dat) Volet 3 : Les images importées peuvent être placées dans un nouveau répertoire. L'opérateur choisit l'image à importer par le fichier IMAG_xx.dat

.		Fenêtre d'état des batch

Affichages contextuels :

* Champs datum/projection non renseignés

* Niveaux 2A requis

 

 

 

Volet 4 contextuel (niveau 2A) : ce volet ne s'affiche que si le niveau 2A est trouvé. Les tags de projection sont lus et affichés dans la fenêtre.
La correspondance avec les codes geo-data de ER Mapper est faite par l'opérateur.
Pour les niveaux hors 2A, la fenêtre d'état des batch est affichée lors du déroulement de l'import.

Affichages contextuels :

* erreur format du fichier

* répertoire non inscriptible

 

 

 

Volet 5 : à la fin du traitement, le nom de l'image ERS apparaît dans l'interface, et un algorithme de même nom est crée, lequel est affiché si l'option "afficher les résultats" est active.

En fin de traitement, le fichier d'échange des données compilées à partir du fichier lead apparaît dans une fenêtre notepad.

Mode Simuler les Coordonnées

Lorsque ce mode est sélectionné, le programme simule l'emplacement de un à plusieurs points dans l'image, à partir des coordonnées Latitude / Longitude, ou bien à partir des coordonnées pixels.
Le calcul des points utilise une fonction de polynômes dont les paramètres sont présents dans le fichier Lead_xx.dat.
Lorsque ces paramètres sont absents, le modèle est généré par calcul à partir des valeurs des extents de l'image.
Dans un deuxième temps, il est possible d'extraire une sub-scène d'une sélection polygonale, et d'enregistrer les points dans le bloc de geocodage de cette sub-scène. La forme vectorielle de la sélection est générée par l'assistant (bloc "region" dans le fichier ERS)

 

 

Volet 1 : La page d'invite commune au deux modes de fonctionnement présente l'assistant.

 

 

Volet 2 : On demande à l'opérateur de choisir l'import seul (tous niveaux) l'import et la simulation des coordonnées (hors niveau 2A)

L'opérateur pourra afficher les algorithmes en cours de traitement et créer un journal des calcul effectués.

 

Affichages contextuels :

 

• l'emplacement ne contient pas d'image(s)
  
• le fichier d'image n'est pas dans le bon format (.dat)

Volet 3 : Les images importées peuvent être placées dans un nouveau répertoire. L'utilisateur choisit l'image à importer par le fichier IMAG_xx.dat

.		Fenêtre d'état des batch

Affichages contextuels :

* l'emplacement ne contient pas d'image(s)

* le fichier d'image n'est pas dans le bon format (.dat)

 

 

Volet 4 : L'utilisateur choisit les options :

• Calculer les coordonnées d'un point / d'une section carrée / d'un polygone à quatre côtés non alignés
• Obtenir les résultats en coordonnées Latitude / Longitude ou pixels
• Utiliser le modèle de localisation implémenté dans le fichier Lead.dat de l'image. Le modèle par défaut est celui calculé à partir des extents (le modèle n'est pas systématiquement présent dans les fichiers Lead)
• Dans le cas du calcul des valeurs pixels, le format par défaut des coordonnées est Degrés : minutes : secondes. Possibilité de rentrer des valeurs en degrés décimaux .

L'importation du format commence après validation des options du volet. La fenêtre d'état des batch est affichée lors du déroulement de l'import.

Affichages contextuels :

* erreur coordonnées non valides

* erreur format des valeurs

 

Volets 5a et 5b : dans le cas d'une sélection par valeurs pixels (sélection carré dans cet exemple), l'opérateur entre les valeurs dans la partie droite de la fenêtre.
Il lance ensuite le calcul des valeurs de coordonnées Latitude / Longitude correspondantes en cliquant sur "Simuler les coordonnées".
En 5b , les valeurs sont affichées dans la même fenêtre.
Une nouvelle sélection est possible en cliquent sur "Nouvelle simulation". Lorsque la sélection souhaitée est calculée, l'opérateur lance la création des subsets image en cliquant sur "Valider".

Affichages contextuels :

* erreur coordonnées non valides

* erreur format des valeurs

 

 

Volets 6a et 6b : dans le cas d'une sélection par valeurs Latitude / Longitude, l'opérateur entre les valeurs en degrés minutes secondes suivants la syntaxe XDDD:MM:SS où X représente le cadran (N, S, E, ou W). Si il entre les valeurs en degrés décimaux, les coordonnées seront précédées du signe "-" pour les cadrans Sud et West.

Affichages contextuels :

* erreur d'écriture des fichiers alg

 

 

 

 

Volet 7 : à l'issue du traitement, la sélection est affichée dans une vue (hors mode calculer un point) sous forme de "région". Une deuxième vue affiche une vue délimitée à la sélection. L'opérateur peut choisir d'enregistrer la sub-scène dans le format ERS.

 

Affichages contextuels :

* erreur d'écriture du fichier ers

 

 

 

Volet 8 : si l'opérateur à choisi d'enregistrer la sub-scène, une nouvelle image est créée avec le suffixe "-subscene.ers". Celle-ci contient les points de la sélection dans le bloc "warp info" du fichier ers, qui permettra ultérieurement de rectifier l'image vers un système de coordonnées géocentriques (par défaut) ou cartographiques.

En fin de traitement, le fichier d'échange des données compilées à partir du fichier lead apparaît dans une fenêtre notepad.

Option Correction Atmosphérique

L'option de correction atmosphérique fonctionne pour les deux modes :

• Mode importer seulement
• Mode (importer +) simuler les coordonnées d'une sélection par points d'amers
  

La formule utilise les paramètres suivants :

• L'angle d'élévation solaire (radians) tetas
• Le gain absolu du capteur G
• L'éclairement solaire équivalent en l'absence d'atmosphère fournie par les tables Spot Es
• La valeur de compte numérique du pixel CN
  

La réflectance exo-atmosphérique P calculée pour chacun des canaux est :

P = (CN x PI) / (G x sin tetas) x Es)

 

 

Volet 1 : La page d'invite commune présente l'assistant.

 

 

Volet 2 : Outre le choix de l'import seul ou l'import et la simulation des coordonnées, il faut cocher l'option "Ajouter la correction atmosphérique".

L'opérateur pourra afficher les algorithmes en cours de traitement et créer un journal des calcul effectués.

 

Affichages contextuels :

 

* l'emplacement ne contient pas d'image(s)

* le fichier d'image n'est pas dans le bon format (.dat)

Volet 3 (idem mode importer) : Les images importées peuvent être placées dans un nouveau répertoire. L'opérateur choisit l'image à importer par le fichier IMAG_xx.dat

Affichages contextuels :

* Champs datum/projection non renseignés

* Niveaux 2A requis

 

 

Volet 4 contextuel (niveau 2A, idem mode importer) : ce volet ne s'affiche que si le niveau 2A est trouvé.
Les tags de projection sont lus et affichés dans la fenêtre.
La correspondance avec les codes geo-data de ER Mapper est faite par l'opérateur.
Pour les niveaux hors 2A, la fenêtre d'état des batch est affichée lors du déroulement de l'import.

 

Affichages contextuels :

* erreur format du fichier

* répertoire non inscriptible

 

 

 

Volet 5 : à la fin du traitement, le nom de l'image ERS apparaît dans l'interface, et un algorithme de même nom est crée + le suffixe "_atm_correction", lequel est affiché si l'option "afficher les résultats" est active.
Dans le cas de Spot 4 le canal "XI" est chargé dans un layer "green" en mode "OFF", et peut remplacer le canal XS2 pour un montage 341 ou 342 (QL ci-dessus).
Le résultat des formules écrites via le module "formula" de chacun des canaux peut être utilisé en valeurs réelles (type float) ou bien transcodé vers le format 8 bit entier classique.

En fin de traitement, le fichier d'échange des données compilées à partir du fichier lead apparaît dans une fenêtre notepad.

Évolutions Prévues

Certaines particularités du format S4 seront implémentées dans la prochaine version. Depuis la version 3.1 (juin 2003) sont mis à disposition les algorithmes de correction atmosphérique standard prenant en compte les paramètres présents dans le fichier lead.

Le fichier d'échange de données "model_xx.erb" qui jusqu'alors n'était pas accessible à l'utilisateur est affiché en fin de batch.

Exemple de fichier d'échange (vue partielle)

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