Terriscope : Plateforme de Recherche en Télédétection Aéroportée

TERRISCOPE
Plateforme de Recherche en Télédétection Aéroportée

TERRISCOPE est une plateforme mutualisée de recherche en télédétection optique aéroportée pour la caractérisation de l’environnement et des surfaces continentales à partir d’avions et de drones. Elle a pour objectifs de mettre à disposition de la communauté un ensemble de capteurs optiques aéroportés au meilleur niveau de l’état de l’art afin de conduire des recherches avec ces capteurs, et de favoriser le développement de services basés sur la télédétection aéroportée, en particulier par drones.

La plateforme Terriscope constitue un moyen unique de télédétection passive et active aéroportée permettant de mener aussi bien des recherches scientifiques (étude de l’environnement naturel ou artificiel entourant une activité anthropique), que travaux plus appliqués notamment ceux liés à la surveillance, la sécurité et la défense.

La plateforme TERRISCOPE a été cofinancée par l’Union européenne (Fonds Européen de Développement Régional), la Région Occitanie, l’ONERA, et quatre industriels ayant investi en nature dans le projet : SOFRADIR (désormais LYNRED), BOREAL, M3 SYSTEMS et LEOSPHERE.

FEDER

La phase de développement s’est déroulée de 2016 à mi- 2019. La plateforme est désormais prête à être utilisée pour des projets collaboratifs académiques, industriels ou institutionnels.
Contact : Yannick.Boucher @ onera.fr

La plateforme TERRISCOPE est composée de drones et d’un ensemble de capteurs optiques de hautes performances : imageurs hyperspectraux, imageurs visibles multispectraux très haute résolution spatiale, imageurs infrarouges thermiques mono- bi- et multi-bandes, lidars topographiques 3D, LiDAR vent. Ces capteurs sont déclinés en version « avion » et version « drone » (à l’exception du lidar Vent).

 

Caméra hyperpsectrale AISA Fenix 1k pour avion intégrée dans l’ATR42 de SAFIRE

 

Caméra hyperpsectrale AISA Fenix 1k pour avion intégrée dans l’ATR42 de SAFIRE*

Une tête optique couvrant le domaine 0.38-2.5µm, acquisitions push-broom visée nadir.

Résolution spectrale : 3,4nm (VNIR), 14nm (SWIR)

Champ de vue 40°, 1024 pixels perpendiculairement à la trace, IFOV 0,681 mrad

 

 

 

 

Caméra hyperspectrale HySpex Mjolnir 620 FR pour drone intégrée dans le BOREALCaméra hyperspectrale HySpex Mjolnir 620 FR pour drone intégrée dans le BOREAL

Deux têtes optiques couvrant le domaine 0.4-2.5µm,
acquisitions push-broom visée nadir

VNIR : Résolution spectrale : 4nm, champ de vue 20°,
1280 pixels perpendiculairement à la trace, IFOV 0,27 mrad

SWIR : Résolution spectrale 6nm, champ de vue 20°,
640 pixels perpendiculairement à la trace, IFOV 0,54 mrad

 

Mosaïque hyperspectrale VNIR  en fausses couleurs (Mauzac)  obtenue avec la caméra AISA Fenix  sur l’ATR42 de SAFIRE

 

 

Mosaïque hyperspectrale VNIR en fausses couleurs (Mauzac)
obtenue avec la caméra AISA Fenix sur l’ATR42 de SAFIRE

 

 

 

 

 

Caméra multispectrale VNIR (CamLight DELAIR)Caméra multispectrale VNIR (CamLight DELAIR)

Ensemble de 6 caméras, chacune équipée d’un détecteur CMOS global shutter de 47 million de pixels.
Filtres spectraux amovibles.

Configuration avion : Champ de vue 66°x52°, 7920 x 6004 pixels, IFOV 0,164 mrad

Configuration drone : Champ de vue 66°x52°, 3960 x 3002 pixels, IFOV 0,329 mrad

 

 

Caméra multispectrale IR thermique TELOPS MS-IR VLW (8 bandes entre 8 et 12 µm) intégrée dans le POD BUSARD de l’ONERACaméra multispectrale IR thermique TELOPS MS-IR VLW (8 bandes entre 8 et 12 µm) intégrée dans le POD BUSARD de l’ONERA

Roue porte filtre (MS-IR VLW) avec 2 jeux de 4 filtres (8,25-8,75µm; 8,80-9,40µm; 10.3-11.0µm; 11.4-12.4µm)

Configuration haute résolution : champ 5,5° x 4,4 °, 320 x 256 pixels, IFOV 0,30 mrad

Configuration grand champ : champ 42° x 34°, 320 x 256 pixels, IFOV 2,31 mrad

 

 

Caméra IR cryogénique SOIE (3-5 µm) intégrée dans le BOREAL

 
Caméra IR cryogénique SOIE (3-5 µm) intégrée dans le BOREAL

Matrice de détection Bande II SOFRADIR associée à une combinaison optique d’imagerie grand champ de conception ONERA

Champ de vue 60° x 48°, 640 x 512 pixels, IFOV 1,63 mrad, fréquence d’acquisition jusqu’à 25 Hz

 

 

 

 

 

Mosaïque IR sur le site de Mauzac
Mosaïque IR sur le site de Mauzac

Reconstruction 3D à partir d’images SOIE sur le site d ’Esperce
Reconstruction 3D à partir d’images SOIE sur le site d ’Esperce

Zoom sur une partie de la zone
Zoom sur une partie de la zone

 

LDAR 3D RIEGL 1560i intégré dans l’ATR42 de SAFIRE

LDAR 3D RIEGL 1560i intégré dans l’ATR42 de SAFIRE


LDAR 3D RIEGL 1560i intégré dans l’ATR42 de SAFIRE
LDAR 3D RIEGL 1560i intégré dans l’ATR42 de SAFIRE

Lidar télémétrique à onde complète, double scan, 1.33 million de points de mesure./s, étalonné en réflectance

Comprend également 1 camera visible, 1 caméra NIR, 1 IMU/GNSS. Hauteur max de hauteur 3800m (réflectance sol ~20%), précision 20 mm. Données géoréférencées

 

LiDAR VUX-1-SYS intégré dans le BOREAL •	Lidar 3D multi échos (16 bits), avec système d’acquisition et de commande.  •	Hauteur max 820m (réflectance sol ~20%), précision sol 15 mm; 750 000 de pt de mes./s  •	IMU/GNSS; données géoréférencées
LiDAR VUX-1-SYS intégré dans le BOREAL

Lidar 3D multi échos (16 bits), avec système
d’acquisition et de commande.

Hauteur max 820m (réflectance sol ~20%),
précision sol 15 mm; 750 000 de pt de mes./s

IMU/GNSS; données géoréférencées


Exemple de résultats obtenus avec le LiDAR VUX-1-SYS
Exemple de résultats obtenus avec le LiDAR VUX-1-SYS

 

 

 

 

 

 

LiDAR vent LIVE intégré dans l’ATR42 de SAFIRELiDAR vent LIVE intégré dans l’ATR42 de SAFIRE
LiDAR vent LIVE intégré dans l’ATR42 de SAFIRE

Lidar Doppler haute puissance aéroporté pour la mesure du profil de vent de l’avion (5-7km) jusqu’au sol.

source laser fibrée 1,5µm haute énergie utilisant un laser Maitre fourni par la société Leosphere sous forme de contribution en nature

Précision de vitesse estimée: verticale<0,13m/s ;  horizontale<0,5m/s

Résolution horizontale de 3km, résolution verticale de 100m.

Cadence de mesure : 20s

 

Reconstitutions du vent, vitesse et direction, sous la trace de l’avion
Reconstitutions du vent, vitesse et direction, sous la trace de l’avion

 
Comparaison de mesures LiDAR LIVE et LiDAR sol dans la couche limiteComparaison de mesures LiDAR LIVEet LiDAR sol dans la couche limite

 

Pour les porteurs de type avion piloté, TERRISCOPE s’appuie principalement sur les avions de ses partenaires, en particulier SAFIRE*, et sur son moto-planeur « Busard ».

Un K75 de Deimos-Elector (voilure fixe) et deux drones hélicoptères YAMAHA Fazer R sont basés au DTIS Toulouse, et quatre Boreal (voilure fixe) sont basés au DOTA Toulouse. Les capteurs de TERRISCOPE sont intégrés ou ont vocation à être intégrés dans ces drones en fonction des besoins.

 

K75-Titan de DEIMOS-Elecnor
K75-Titan de DEIMOS-Elecnor

Une unité : MTOW ~80 kg
Charge utile 35 kg  Autonomie  > 350 km

Dronisation  DTIS/AEI

Capacité d’intégration de 3 à 4 capteurs (classe 3-7 kg)

Yamaha Fazer R
Yamaha Fazer R

2 unités : MTOW ~100 kg
Charge utile 40 kg  Autonomie  ~ 40 km

Dronisation  DTIS/AEI

Capacité d’intégration de 3 à 4 capteurs (classe 3-7 kg)

 

Drone BOREAL de l’ONERADrone BOREAL de l’ONERA

Drone BOREAL de l’ONERA

MTOW 25 kg - Charge utile 7/10 kg, autonomie : 800 km.

Emport de 1 ou 2 capteurs par porteur, capacité de vol simultanée de 2 avions

4 UAV, 1 catapulte, une station sol

 

Des modules de traitements des données ont également été approvisionnés, développés ou adaptés

  • Corrections radiométriques et atmosphériques
  • Géoréférencement, mosaïquage et registration
  • Développements spécifiques pour le LiDAR Vent

ainsi que des moyens de caractérisation et d’étalonnage (géométrique, radiométrique, spectral) dédiés aux différents capteurs.

 

Traitement des données : Images hyperspectrales et infrarouges thermiques acquises sur le Centre du Fauga-Mauzac, avant et après régistration

Traitement des données : Images hyperspectrales et infrarouges thermiques acquises sur le Centre du Fauga-Mauzac, avant et après régistration

 

Corps noir pour étalonnage des caméras IR de TERRISCOPESphère intégrante pour étalonnage radiométrique des caméras hyperspectrales

Exemple de moyens d’étalonnage

Corps noir pour étalonnage des caméras IR de TERRISCOPE

Sphère intégrante pour étalonnage radiométrique des caméras hyperspectrales

 

* L’Unité Mixte de Services SAFIRE regroupe les moyens humains, financiers et les trois avions de recherche du CNRS, de Météo-France et du CNES.

 

 

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