Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
L'interférométrie radar exploite la différence de phase entre images radars. Les sources de données sont décrites avec un rappel de leurs propriétés, notamment celles liées à la phase, composante spécifique des images radars. Ses conditions de mise en oeuvre en termes de temps et d'espace et les produits attendus sont déclinés avec leurs limites et performances. La production des interférogrammes est décrite, partant des images et des données annexes, telles que trajectoires ou connaissance préalable du relief. Les traitements complémentaires, filtrages et déroulements de phase, sont abordés. Les principes d'interprétation des interférogrammes sont exposés avec leurs applications appuyées sur des exemples. Les perspectives de la technique et ses dérivées moins conventionnelles sont esquissées.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Radar interferometry is based on the phase difference between radar images. Available data sources are described with a summary of their properties, in particular those related to the phase, a specific component of radar images. Its working conditions in terms of time and space, and the expected products, are described with their limits and performance. Interferogram production is detailed, starting from images and ancillary data such as trajectories or known topographic features. Auxiliary processing such as filtering and phase unwrapping are evoked. Principles of interferogram interpretation are set out with applications backed by examples. Prospects and unconventional derivatives of interferometry are reviewed.
Auteur(s)
-
Didier MASSONNET : Chef du projet PHARAO - Centre National d'Études Spatiales, Toulouse, France
INTRODUCTION
L'interférométrie par radar, terme consacré par l'usage, désigne en réalité une technique de comparaison de la phase entre images radars. En effet, si la création d'une image radar (le traitement de synthèse d'ouverture) peut être considérée comme l'organisation d'une interférence constructive entre les différents échos recueillis, cette comparaison est essentiellement la soustraction des phases de deux images radars préalablement superposées géométriquement, à laquelle on soustraira d'autres éléments systématiques comme l'effet des trajectoires à l'origine des deux prises de vue, la topographie du terrain dans les limites de la connaissance qu'on en a, voire les prédictions de modèles de déformation de subsidence, séismes ou autres. Cette différence, l'interférogramme, est une image de longueurs, puisque la phase est directement reliée à la longueur d'onde utilisée par le radar. Elle est cependant ambiguë car elle ne donne que le reste de toute différence géométrique constatée en aller-retour entre les deux images modulo la longueur d'onde. Le nombre entier de longueurs d'onde présent dans la mesure doit être restitué par d'autres méthodes. Elle est en général précise puisque les conditions de rapport signal à bruit permettent souvent d'apprécier la phase à 10 degrés près, voire mieux, ce qui, selon la longueur d'onde du radar, peut correspondre à des précisions de l'ordre du millimètre.
L‘interférométrie par radar, ou plus simplement interférométrie radar, peut calculer la topographie avec des précisions métriques, voire submétriques et révéler les déformations du sol ou des ouvrages d'art avec des précisions millimétriques. Elle contient également la différence des contributions de la variation de l'épaisseur atmosphérique lors des deux prises de vue, en général considérée comme un artefact plutôt gênant. Ce dernier est potentiellement révélateur de la pression atmosphérique, de la turbulence et du contenu en eau atmosphérique, mais sans aucune discrimination verticale.
L'usage de l'interférométrie radar s'est généralisé lorsque des satellites radars, notamment à partir de la mission ERS-1 (European Remote Sensing 1, lancé en 1991), ont permis d'établir une archive planétaire globale et homogène permettant des comparaisons avant et après un événement. Des missions dédiées, principalement la mission SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) conduite en février 2000, ont permis d'établir une référence mondiale de modèles de terrains de précision moyenne.
La technique est facile à mettre en œuvre et ne comprend que des opérations bien connues (corrélations d'images, ré-échantillonnages, soustractions et combinaisons linéaires) et des simulations géométriques simples destinées à traduire en différence de phase les conditions expérimentales connues telles que la trajectoire des porteurs et la topographie du terrain.
Nous verrons que le déroulement de phase et les autres filtrages appliqués aux interférogrammes ne méritent pas l'importance qui leur a été accordée à l'aube de cette technique.
En revanche, les techniques d'interprétations basées sur les logiques spatiales et temporelles des prises de vue restent primordiales, mais s'acquièrent facilement.
L'interférométrie radar a conquis des domaines d'application de plus en plus variés. Elle peut donner lieu à des réalisations dédiées très performantes, mais reste principalement tributaire de la disponibilité massive et aisée des données produites par les missions spatiales embarquant des radars à synthèse d'ouverture.
KEYWORDS
topographic mapping | geodesy | geophysic | radar imagery | remote sensing
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Électronique - Photonique > Technologies radars et applications > Applications radars > Interférométrie radar > Traitements complémentaires
Accueil > Ressources documentaires > Technologies de l'information > Technologies radars et applications > Géomatique > Interférométrie radar > Traitements complémentaires
Accueil > Ressources documentaires > Électronique - Photonique > Technologies radars et applications > Géomatique > Interférométrie radar > Traitements complémentaires
Cet article fait partie de l’offre
Technologies radars et applications
(69 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
5. Traitements complémentaires
5.1 Déroulement de franges
Le caractère ambigu des franges issues de l'interférométrie a suscité une quantité énorme, et sans doute disproportionnée, de travaux sur le sujet. Certes le problème est réel, mais nous avons vu que l'utilisation d'informations préexistantes, même incomplètes, permettait d'en réduire fortement la difficulté. L'utilisation de la corrélation en distance a le même effet. Le problème est posé très facilement : reconstruire par continuité les nombres entiers manquants derrière les franges. Il est cependant probablement impossible à résoudre dans tous les cas de bruits possibles. Les solutions tendent asymptotiquement vers le 100 % sans jamais avoir aucune chance de l'atteindre. Les vérifications sur des circuits fermés, les algorithmes de recuit ou diverses fonctions de coûts ont été utilisées pour faire converger le processus, ce qui a conduit à une grande richesse de méthodes .
Bien que de petits outils de déroulement local aient leur utilité, le déroulement massif de frange paraît être à la fois obsolète et dangereux. Obsolète parce que l'essentiel des franges étant d'origine topographique, la disponibilité de modèles numériques de terrain globaux supprime le besoin dès que l'altitude d'ambiguïté de l'interférogramme est inférieure à l'erreur moyenne du modèle. Même si celle-ci est de 20 m, elle permettra de dérouler un interférogramme dont l'objectif de précision est métrique. Dangereux parce que les erreurs introduites par le processus sont permanentes dans l'interférogramme. Certes, il peut aussi y avoir des erreurs dans un modèle numérique de terrain quelle que soit son origine, mais celles-ci sont aisément détectées par un interférogramme « neutre », sensible à la topographie et ne comprenant pas de contributions de déplacement, sans qu'il soit nécessaire de le dérouler. En d'autres termes, il est préférable de juger les résultats modulo la longueur d'onde plutôt que faire confiance à un produit déroulé, à moins qu'il ne soit vérifié...
Cet article fait partie de l’offre
Technologies radars et applications
(69 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Traitements complémentaires
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GRAHAM (L.C.) - Synthetic interferometer radar for topographic mapping. - Proc. IEEE, vol. 62, p. 763-768 (1974).
-
(2) - ELACHI (C.) - Radar images of the earth from space. - Scientific American, 274(12), p. 46-53 (1982).
-
(3) - JORDAN (R.L.) et al - Shuttle radar topography mapper (SRTM). - Microwave Sensing and Synthetic Aperture Radar (proc. SPIE), p. 412-422 (1996).
-
(4) - MOREIRA (A.), KRIEGER (G.), HAJNSEK (I.), HOUNAM (D.), WERNER (M.), RIEGGER (S.), SETTELMEYER (E.) - TanDEM-X : A teraSAR-X Add-On satellite for single-pass SAR interferometry. - Proceedings of IGARSS 2004, Anchorage, États-Unis (2004).
-
(5) - MASSONNET (D.), SOUYRIS (J.-C.) - Imaging with synthetic aperture radar. - EPFL Press, mai 2008.
-
(6) - MASSONNET (D.), FEIGL (K.L.) - Radar...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Cet article fait partie de l’offre
Technologies radars et applications
(69 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive