Présentation

Article

1 - PRINCIPALES PROPRIÉTÉS DES IMAGES RADARS

  • 1.1 - Sources de données
  • 1.2 - Propriétés radiométriques
  • 1.3 - Propriétés géométriques
  • 1.4 - Cas particulier du signal de phase

2 - CONDITIONS DE RÉALISATION DE L'INTERFÉROMÉTRIE RADAR

  • 2.1 - Conditions spatiales
  • 2.2 - Conditions temporelles

3 - INFORMATIONS FOURNIES PAR L'INTERFÉROMÉTRIE RADAR

  • 3.1 - Informations spatiales
  • 3.2 - Informations temporelles

4 - PROCÉDURE DE RÉALISATION DES INTERFÉROGRAMMES

  • 4.1 - Co-registration
  • 4.2 - Élimination des effets connus
  • 4.3 - Calcul de la cohérence
  • 4.4 - Filtrages divers
  • 4.5 - Projection géographique

5 - TRAITEMENTS COMPLÉMENTAIRES

  • 5.1 - Déroulement de franges
  • 5.2 - Combinaisons entières
  • 5.3 - Recherche de points stables

6 - ÉLÉMENTS D'INTERPRÉTATION DES DONNÉES D'INTERFÉROMÉTRIE

  • 6.1 - Signature des résidus de trajectoire
  • 6.2 - Signature topographique
  • 6.3 - Signature atmosphérique
  • 6.4 - Signature des déplacements

7 - APPLICATIONS ET PERSPECTIVES DE L'INTERFÉROMÉTRIE RADAR

  • 7.1 - Calcul de la topographie
  • 7.2 - Mesures géophysiques
  • 7.3 - Surveillance des ouvrages
  • 7.4 - Mesures volumiques

8 - INTERFÉROMÉTRIE NON CONVENTIONNELLE

  • 8.1 - Mesure des hauteurs d'eau
  • 8.2 - Radar bistatique
  • 8.3 - Interférométrie le long de la trace
  • 8.4 - Porteurs non conventionnels

9 - CONCLUSION

10 - GLOSSAIRE – DÉFINITIONS

Article de référence | Réf : TE6704 v1

Procédure de réalisation des interférogrammes
Interférométrie radar

Auteur(s) : Didier MASSONNET

Relu et validé le 01 juil. 2019

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

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’article

ABSTRACT

Radar Interferometry

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.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

topographic mapping   |   geodesy   |   geophysic   |   radar imagery   |   remote sensing

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6704


Cet article fait partie de l’offre

Technologies radars et applications

(68 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

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

4. Procédure de réalisation des interférogrammes

Avant toute réalisation d'interférogramme, il sera nécessaire de faire le traitement de synthèse des images radars à combiner. Toute différence introduite dans cette synthèse sera préjudiciable à la qualité du résultat. Il faudra éviter toute introduction de phases parasites : rappelons que les usages classiques des images négligent la phase et que les phases parasites n'ont pas d'effet sur ces derniers. De même, les filtres utilisés, qui contrôlent la pondération des cibles élémentaires sur les pixels, devront être si possible choisis identiques sur chaque image, de même que le choix du Doppler de traitement, même si le Doppler optimal n'est pas le même pour chaque image. Sous forme de boutade il est bien préférable de traiter aussi mal les deux images que de les traiter au mieux, mais différemment.

4.1 Co-registration

On ne peut comparer que les phases de pixels superposés du mieux possible. Or, les images ne se superposent pas par un simple décalage en distance et en azimut. En effet, si la différence de point de vue produit une frange tous les quatre pixels par exemple, il y aura décalage d'un pixel entier en distance tous les mille pixels si le rapport porteuse/bande est de 250. Les orbites peuvent aussi converger ou diverger très légèrement. Même les franges topographiques, peuvent correspondre, si elles sont nombreuses, à un décalage correspondant à une fraction non négligeable d'un pixel en distance. Cependant, la déformation restera localement à peu près constante et on pourra découper l'image « esclave » en vignettes de quelques dizaines de pixels de côté que l'on décalera spécifiquement pour les superposer à leurs homologues sur l'image de référence (image « maîtresse »).

Si la précision des données auxiliaires, notamment les trajectoires, n'est pas suffisante pour effectuer ce recalage en aveugle, on pourra corréler les vignettes entre elles, et obtenir une carte de corrélation constituée des décalages en azimut et en distance de chaque vignette. Cette carte sera non biaisée, bruitée, et peut ne pas exister partout (c'est le cas de terres entourées d'eau ou comprenant de nombreux lacs). La carte équivalente simulée existe partout, n'est pas bruitée mais peut être biaisée, par exemple par un décalage en azimut lié à une erreur sur l'heure de début de prise de vues. La comparaison des deux cartes peut éliminer, sans intervention...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Technologies radars et applications

(68 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

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Procédure de réalisation des interférogrammes
Sommaire
Sommaire

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...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Technologies radars et applications

(68 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

ABONNEZ-VOUS