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Notions fondamentales de télédétection

5.4.1 Cartographie structurale et analyse des formes de terrain

Image RSO de structures synclinales (Pennsylvanie)

Contexte général
La géologie structurale joue un rôle important dans l'exploration pétrolière et dans l'identification et la surveillance des risques naturels.

La cartographie structurale est l'identification et la caractérisation de l'expression structurale de la surface. Ces structures comprennent les plis, les failles et les linéaments. La compréhension des structures est la clé de l'interprétation des mouvements de la croûte qui ont formé le terrain actuel. Les structures indiquent les sites potentiels de réserves de pétrole et de gaz, car elles caractérisent la géométrie des unités de roche du substratum et le niveau de déformation et de stress survenu dans une région. L'on peut obtenir un profil détaillé de la structure par des techniques géophysiques telles que les relevés sismiques.

Les structures géologiques sont aussi examinées pour des indices de mouvements de la croûte et de dangers potentiels tels que les tremblements de terre, les glissements de terrain et l'activité volcanique. L'identification des lignes de failles facilite la planification de l'utilisation du sol en restreignant la construction sur des zones de risques d'activité sismique.

Pourquoi la télédétection?
Une vue synoptique d'une région offre une perspective très différente de celle que l'on peut avoir à partir d'observations au sol dans la cartographie des structures géologiques. La télédétection fournit cette perspective régionale.

Certains capteurs de télédétection, comme le radar, fournissent une information unique sur les structures telles que l'expression du relief. La comparaison de l'expression du relief avec d'autres informations géologiques peut permettre l'identification de patrons d'association. Par exemple, une unité de roche peut être caractérisée par une texture radar particulière qui correspond à une intensité magnétique élevée ou à une anomalie géochimique. La télédétection s'avère plus utile en combinaison ou en synergie avec des données complémentaires.

Le radar à visée latérale permet de contrôler les conditions d'illumination. De plus la géométrie d'acquisition peut être adaptée selon le genre de surface examinée. Les conditions d'illumination uniforme produites par le soleil, surtout dans les régions équatoriales, ne facilitent pas la distinction du relief. Un autre avantage des capteurs RSO aéroportés est que la direction de vol des missions d'acquisition peut être rientée parallèlement à l'orientation de la cible pour maximiser les effets d'illumination et d'ombrage.

Exigences des données
Dans les régions où le couvert végétal est dense, il est très difficile de percevoir les caractéristiques structurales. Un couvert dense va cacher visuellement les formations sous-jacentes, ce qui limite l'utilisation de capteurs optiques pour cette application. Le radar, par contre, est sensible aux variations topographiques et est capable de distinguer l'expression de la structure géologique qui se répercute dans le couvert forestier. Les structures géologiques peuvent donc être identifiées clairement sur les images radars.

Les analyses structurales sont effectuées à des échelles régionales pour fournir un aperçu général de l'ampleur des failles, des linéaments et des autres éléments structuraux. Les éléments géologiques sont généralement assez grands (échelle en kilomètres), les applications nécessitent donc des images à petites échelles pour couvrir l'étendue de l'élément étudié. Les photos aériennes peuvent être utilisées dans les régions tempérées où des images à grandes échelles sont nécessaires, particulièrement pour la cartographie des dangers naturels potentiels.

Généralement, le temps ne joue pas de rôle important dans les applications de la cartographie structurale (sauf pour les dates d'échéance d'un projet) ces applications ne nécessitent donc pas un traitement et une livraison rapides. De même, la fréquence des images n'est pas un facteur critique, sauf pour une analyse des déformations de la croûte sur une certaine période de temps. Pour les données de télédétection, le facteur clé est qu'elles peuvent fournir de l'information sur la distribution spatiale et sur le relief de surface des éléments structuraux. Le radar à vue latérale convient bien à cette application. Le fait de capter des images avec des angles d'incidence faibles met en valeur le relief et la structure superficielle. Les ombres aident à définir la hauteur et la forme de la structure et facilitent l'analyse structurale.

Le Canada et les autres pays
Les exigences pour les données de télédétection sur l'analyse structurale sont assez constantes à travers le monde. Les régions nuageuses bénéficient des images radars, tandis que les régions de hautes latitudes peuvent bénéficier des angles d'incidents faibles du soleil pour rehausser le relief sur des images optiques.

Étude de cas: Port Coldwell, Ontario : intégration des images RSO

L'information structurale fournie par le radar complète les autres données spatiales. Quand elles sont combinées, les deux sources de données produisent une source précieuse d'information géologique. Dans cet exemple, l'information sur la radioactivité de la région de Port Coldwell, Ontario provient d'un levé de spectrogrammétrie aéroporté qui a recueilli des valeurs pour le potassium, le thorium et l'uranium. L'information naturelle de radioactivité est informative, mais il est difficile de se situer sans avoir les caractéristiques identifiables du terrain. Cette image RSO a aussi été acquise au-dessus de cette région. L'image RSO est très intéressante, mais à part la micro-topographie et la structure, elle ne fournit pas d'autre information géologique. Ces deux séries de données ont été combinées utilisant la technique ITS (Intensité-Teinte-Saturation). Les données aéroportées de spectrométrie de rayons gamma sont codées comme information de teinte et de saturation, tandis que les données RSO sont codées comme information d'intensité. L'image intégrée résultante est un excellent exemple d'intégration de l'information structurale, topographique et de la radioactivité. L'image permet aux géologues d'avoir une vue d'ensemble de ces données.

Image intégrée (radioactivité naturelle et RSO) de Port Coldwell