Academic literature on the topic 'Télédétection radar'

Depuis le lancement de Seasat en 1978, les satellites RSO (Radar à Synthèse d'Ouverture) fournissent des images qui sont devenues au !l des années de plus en plus résolues et nombreuses. Cet article a pour but de montrer certaines évolutions, tant technologiques que sur le plan des traitements, qui ont jalonné ces quarante dernières années et qui ont permis d'avoir des données actuellement incontournables en télédétection.

Several pilot projects have demonstrated that estimation of soil moisture over a large area can be done using remote sensing. Three main methods have been tested with some success: thermal inertia, passive microwave and synthetic aperture radar (SAR). The advantages and limitations of each approach were summarized. Most Canadian research has focused on SAR data. It has shown that several parameters can affect the accuracy of soil moisture estimation using radar such as incidence angle, roughness, polarization and frequency. The data collected during the SIR-C/X-SAR experiment in Altona, Manitoba, were used to evaluate the impact of incidence angle on soil moisture estimation accuracy. Incidence angle was the most significant factor to explain the signal variations over time. The effect of incidence angle (38° to 58°) on the signal was linear in October. Correlation between soil moisture and the signal was higher with surface (0–2.5cm) measurements in the wet period (April) but there was no significant correlation during the dry period (October). A statistical model using soil moisture and incidence angle in April showed that an increase of 1° in incidence angle could decreased the C-HH signal by 0.25 dB and the L-HH signal by 0.30 dB. Such variation would generate a change of 2% (C-HH) and 5% (L-HH) in soil moisture estimation. Key words: Radar, remote sensing, soil moisture, microwave

L'activité humaine relative aux travaux souterrains (mines, construction de réseaux souterrains) ou à l'injection/extraction de fluides (eau, sel, hydrocarbures) induit des phénomènes qui peuvent se traduire par des déplacements du terrain en surface. Ces mouvements du sol sont généralement suivis par des techniques in situ. L'interférométrie différentielle d'images radar satellite offre une alternative et apporte des mesures complémentaires aux méthodes de surveillance classique. Cet article propose une synthèse sur les champs d'application et les apports de cette méthode de télédétection pour la détection, la cartographie et la surveillance de tels phénomènes anthropiques en les illustrant avec des exemples.

La télédétection s'est révélée au cours des deux dernières décennies comme un outil essentiel à la fois pour améliorer notre connaissance des systèmes volcaniques mais également pour assurer la surveillance des volcans actifs. En utilisant l'exemple du Piton de la Fournaise, le plus actif des volcans français, nous illustrons ici comment les données radar satellitaires (SAR), dont l'utilisation n'est pas empêchée par la présence de nuages, permettent non seulement de cartographier les dépôts éruptifs et d'estimer leur volume mais aussi de mesurer la topographie de l'édifice volcanique (avec une précision métrique) ainsi que ses déformations de surface (avec une précision atteignant quelques millimètres).

RÉSUMÉ L'analyse géomorphologique à partir de bandes spectrales débordant le rayonnement visible est encore au stade expérimental. La stratigraphie et la structure interne des dépôts meubles ne peuvent être directement détectées, mais la granulométrie et les formes de surface peuvent l'être. Dans le cas des surfaces dénudées, la granulométrie est reliée à la réflectance dans le visible et le proche infrarouge et à la rugosité détectable par le radar. Dans le cas des surfaces recouvertes de végétation, la granulométrie peut être déduite indirectement des conditions d'humidité des sols, qui commandent l'alimentation en eau des plantes, dans le visible, le proche infrarouge, l'infrarouge thermique, le radar (constante diélectrique) et théoriquement les micro-ondes passives. Sans compter la traditionnelle photointerprétation stéréoscopique, les formes de surface peuvent être reconnues soit de façon automatisée, surtout dans le cas des formes linéaires, lorsque l'on possède des documents numérisés, soit de façon visuelle par rehaussement d'image lors de la prise de vue (radar, thermographies). Les formes de surface peuvent aussi être rehaussées au moment du traitement par incorporation d'un modèle numérique de terrain ou avec des images de composantes spectrales. Des expériences ont été conduites en Estrie afin de distinguer les tills des dépôts fluvioglaciaires ou glacio-lacustres. Il en résulte que l'imagerie la plus efficace dans le cas d'une analyse visuelle est l'infrarouge thermique diurne en automne quand les effets de l'insolation sur la topographie sont maximaux et où ceux des écarts d'albédo sont réduits.

Le Conseil du Service Géographique (DSG), en collaboration avec l'Institut Brésilien de Géographie et de Statistique (IBGE), sont responsables de la cartographie systématique du territoire brésilien (échelle 1/1.000.000 au 1:25.000) depuis leur création, respectivement en 1890 et 1934. Compte tenu de la longue histoire dans l'établissement d'un système cartographique national, comprenant plusieurs projets de cartographie topographique au cours du siècle dernier, la plupart d'entre eux reposent sur une couverture photogrammétrique. Le territoire relevé n’a pas été mis à jour étant donné que le cartes les plus récentes datent des années 80. Le manque d’une politique de mise à jour des cartes topographiques indique la situation chaotique que les planificateurs et les gestionnaires en général connaissent actuellement au Brésil. Ainsi, bien que le territoire brésilien soit complètement couvert, depuis 1922, à l'échelle du 1 :1.000.000 (46 feuilles au total), la gamme de produits la plus courante pour cette échelle date de 1998, lorsque sa dernière mise à jour s’est appuyée sur des images de télédétection. D'autre part, des échelles plus grandes telles que 1:100.000, 1:50.000 et 1:25.000, couvrant respectivement 75%, 14% et 1% du territoire brésilien proviennent de la période entre 1908 et 1985, la plupart datant de 30 ans et sans un mise à jour périodique. Le manque de données cartographiques à des échelles aussi importantes pénalise le développement local et régional, ainsi que la planification et la surveillance de l'environnement, des plans et des actions basées sur des informations peu fiables et inexactes. Les initiatives prises par le gouvernement afin de résoudre certains problèmes de surveillance et de gestion de l'environnement, en particulier dans la région amazonienne, culminent dans des projets fondés uniquement sur les techniques de télédétection, comme les projets RADAM (Radar de l'Amazonie) et SIVAM (Système de Surveillance de l’Amazonie). D'autres initiatives sont remarquées, depuis 2006, pour la coopération entre l'IBGE et l'Alaska Satellite Facility (ASF), visant à la distribution des images de télédétection à des organismes du Gouvernement Fédéral, à des institutions de recherche et à d’autres usagers non commerciaux au Brésil. Ces images visent à accélérer le processus de cartographie du territoire et de ses mises à jour ultérieures, ce qui permet une planification plus efficace de l'action gouvernementale. Dans un pays où le développement et la diffusion des produits cartographiques sont plus avancés que le développement social et économique, de telles initiatives doivent être discutées et analysées de façon critique.

En mesurant la différence de phase entre des images acquises dans les mêmes conditions à des dates différentes, l’interférométrie radar différentielle (DInSAR) permet d’observer des déplacements de la surface avec une précision de l’ordre de la longueur d’onde : quelques centimètres en bande C. Dans cet article, l´interférométrie appliquée à une série de 15 images Radarsat-1 et 24 images Radarsat 2 acquises entre 2006 et 2010 a permis d´étudier les phénomènes géophysiques liés aux déformations de terrain dans la ville de Manaus, la plus grande de l´Amazonie, au Brésil. Nous nous plaçons dans ce cadre pour analyser le contexte tectonique et structural des résultats obtenus par cette étude.Cette approche inclut l´analyse du réseau de drainage extrait du modèle numérique de terrain SRTM (Shuttle Radar Mission Topography) ainsi que la comparaison de différentes images satellitaires optiques avec des informations géologiques et géomorphologiques existantes. Les résultats montrent l´existence probable de déplacements dans une région à coté d´une anomalie circulaire de drainage (4 km de diamètre). La combinaison de l’ensemble des données disponibles fournit une interprétation géologique aux différents motifs obtenus par l´étude interférométrique.

Cet article présente un ensemble de résultats obtenus par télédétection radar satellitaire sur le site test Chamonix-Mont Blanc. L'objectif est d'illustrer le potentiel et les limitations de l'imagerie SAR (Synthetic Aperture Radar) pour l'observation des glaciers de montagne en zone tempérée. Après avoir rappelé certaines spécificités de ces glaciers qui conditionnent l'exploitation des données SAR, trois types de mesures sont étudiés : i/ le calcul de champs de déformation par interférométrie différentielle (D-InSAR) avec des données ERS Tandem dont les couples à un jour permettaient de mettre en œuvre cette technique en dehors de la période estivale ; ii/ le calcul de champs de déformation bidimensionnels par corrélation d'amplitude avec des données haute résolution TerraSAR-X (TSX) et la reconstruction du déplacement tridimensionnel à partir de couples acquis sur des orbites ascendantes et descendantes ; iii/ le calcul de la topographie à partir de couples TanDEM-X (TDX) en évaluant les incertitudes liées à la pénétration radar dans la neige et la glace. Enfin, nous illustrons les premiers résultats obtenus avec les données des satellites Sentinel-1 A/B, de plus faible résolution spatiale mais dont la répétitivité à 6 jours et la gratuité ouvrent de nouvelles perspectives. Ces travaux montrent à la fois le fort potentiel de l'imagerie SAR pour observer la dynamique et les variations de volume des glaciers tout en soulignant les facteurs favorables ou limitant pour une exploitation régulière des données issues des satellites radar lancés depuis les années 90.

Dans cet article, nous analysons la possibilité d’amélioration de la classification des cultures dans un périmètre irrigué du nord du Maroc en se basant sur la combinaison des données multi-temporelles de deux satellites (Sentinel-1 et Sentinel-2) avec l’inclusion de neuf indices. Le périmètre concerné (Loukkos), en plus de sa position stratégique, se caractérise par un climat méditerranéen avec une forte valeur écologique. Il présente une intense activité agricole avec une grande diversité des cultures dont le fonctionnement pourrait être affecté par le changement climatique. Afin de quantifier les besoins en eau, nous avons utilisé les séries d’images satellitaires acquises pour la période du 09/2017 au 08/2018. Les cartes produites pour trois niveaux de classification illustrent notre approche. L’étude a montré que les 10 canaux optiques, à 10 et 20 m de résolution spatiale, des données acquises par Sentinel-2 permettent d'obtenir de bonnes performances, avec un indice de kappa > 85% pour les sous-classes et une précision globale > 86%. Ces performances sont supérieures à celles obtenues avec des données radar acquises par Sentinel-1, avec des écarts de F-score inférieurs de 9% en moyenne, et pouvant aller jusqu'à 29% (sur le chêne-liège/Niveau SSC). Ni l'ajout d'indices radiométriques optiques, ni la combinaison des données optiques et radar n'apportent d'amélioration significative aux performances obtenues avec les données Sentinel-2. Afin d’exploiter les données obtenues, les travaux à venir se focaliseraient sur l’étude des profils temporels de chaque type de culture.Mots-clés : Sentinel-1, Sentinel-2, Classification supervisée, Forêt aléatoire, Cultures, Loukkos

Le riz est la principale denrée de plus de la moitié de la population mondiale et joue un rôle particulièrement important dans l'économie mondiale, la sécurité alimentaire, la consommation d'eau, et le changement climatique. L'objectif de cette thèse consistait à développer des méthodes pour le suivi du riz basées sur des données Sentinel-1 ainsi qu'a utiliser les produits de cartographie obtenus dans diverses applications portant sur la sécurité alimentaire et l'environnement mondial. Plus spécifiquement, l'étude a pour but de fournir des outils pour observer la culture du riz, en produisant la cartographie des surfaces cultivées, celle des stades phénologiques de la plante comprenant le début de la saison, celle des deux principales catégories de variétés de riz à cycle court et cycle long, la hauteur de la plante, et la carte annuelle du nombre de récoltes de riz par an. Ces informations sont nécessaires à l'estimation de la production du riz, et à la gestion des cultures à l'échelle régionale. Nous étudions aussi l'intégration des produits ainsi développés dans un modèle de processus destinés à estimer le rendement du riz, et un modèle permettant la dérivation de l'émission du méthane et le volume d'eau nécessaire à la culture. La région test est l'une des régions rizicoles majeures à l'échelle mondiale, qui est le Delta du Mékong, au Vietnam. Cette région est caractérisée par une grande diversité de pratiques agricoles, du nombre de cultures du riz par an, et dans les calendriers des récoltes. La première phase du travail est la compréhension de la variation temporelle des valeurs de rétrodiffusion radar de Sentinel-1, en polarisation VH et VV. Pour cela, des données de terrain ont été collectées sur 60 champs, sur 5 saisons de riz pendant 2 ans. Les variations temporelles des mesures radar ont été interprétées en fonction de la croissance des plantes le long des stades phénologiques. Les mêmes courbes caractéristiques observées lors des 5 saisons ont suggéré l'utilisation d'une courbe 'type' dans le développement des méthodes pour fournir les produits requis. Les résultats obtenus sur le Delta du Mékong ont été validés à l'aide des données terrain de référence, et sont très satisfaisants : 98% de précision pour la carte riz/non riz, une RMSE de 4 jours pour la date de semis, une RMSE de 0.78 cm pour la hauteur de plante, 91,7% de précision pour la distinction entre deux types de riz (cycle court et cycle long), et 98% de précision sur l'estimation du stade phénologique. Enfin, nous avons évalué l'utilisation de ces produits issus de données Sentinel-1 dans le modèle ORYZA2000 destiné à estimer le rendement du riz, et dans le modèle DNDC destiné à estimer le volume d'eau nécessaire à la culture, ainsi que l'émission de méthane par les rizières. Les résultats, préliminaires, montrent le bon potentiel de l'approche pour fournir le rendement, le bilan d'eau, et les taux d'émission de méthane sur les champs de riz considérés. Cette approche permettrait de faire des analyses de sensibilité, par exemple pour optimiser la gestion d'irrigation afin de réduire la consommation d'eau et l'émission de méthane, tout en préservant le rendement du riz. Ces travaux, qui démontrent le potentiel des données Sentinel-1 pour le suivi du riz à large échelle, seront à compléter afin de réaliser des applications effectives opérationnelles. Il s'agira de renforcer les méthodes et de les tester sur différents systèmes rizicoles, et de poursuive l'étude sur l'intégration de ces produits de télédétection dans les modèles permettant d'évaluer la productivité, les besoins en eau et les émissions des gaz à effet de serre des rizières
Rice is the primary staple food of more than half of world’s population and plays an especially important role in global economy, food security, water use and climate change. The objective of this thesis was to develop methods for rice monitoring based on Sentinel-1 data and to effectively use the mapping products in various applications concerning food security and global environment. Specifically, the study aims at providing tools for observation of the rice cultivation systems, by generating products such as map of rice planted area, map of rice start-of-season and phenological stages, and map of rice crop intensity, together with rice crop parameters such as category of rice varieties (long or short cycle), and plant height. The information to be provided is necessary for the estimation of crop production, and for the management of rice ecosystems at the regional scale. We also investigated on how the products derived from EO Sentinel-1 data can be integrated in process-based models for rice production estimation and methane emission estimation. The test region is one of the world’s major rice regions: the Mekong River Delta, in Vietnam. This region presents a diversity in rice cultivation practices, in cropping density, from single to triple crop a year, and in crop calendar. The first step was to understand the temporal variation of the backscatter Sentinel-1 backscatter of rice fields, at VH and VV polarizations. For this purpose, in-situ data have been collected on 60 fields during 2 years, for the 5 rice seasons. It was found that backscatter time series of rice fields show very specific temporal behavior, with respect to other land use land cover types. The temporal and polarization variations of the rice backscatter have been interpreted with respect to physical interaction mechanisms to relate the backscatter dynamics to the key phenological stages, when the plants change its morphology and biomass. Because the same trend of temporal curves was observed over 5 rice seasons, it was possible to derive a mean curve to be used in the methodology developed for detecting rice phenology, and deriving information such as the date of sowing, the rice varieties of long and short duration cycle, or plant height, at each SAR acquisition date. The methods have been developed and applied to the Mekong delta. Products validation provides a good agreement with the reference data sets: 98% in rice/non-rice accuracy, the sowing dates RMSE of about 4 days, plant height RMSE of 7.8 cm, the long/short variety map has 91.7% accuracy and for phenology, only one season has been processed with good detection rate of 59/60. Finally, the use of the rice monitoring products as inputs in two process-based models was assessed. The models are ORYZA2000 for rice production estimation and DNDC for methane emission and water demand estimation. Sentinel-1 data retrieved information (sowing date, phenology, long/short variety, plant height) were used as model inputs, giving good agreement with the results making use of ground survey only. Based on the two process models with inputs from Sentinel-1 data, it was possible to have an integrated result on rice yield, water use, and methane emissions. The preliminary results show a good potential for the optimization of water management in rice fields in order to reduce water use and GHG emission, without reducing the yield. To achieve the objective which is the effective use of Sentinel-1 data for rice monitoring for food security and global environment, more works need to be done concerning the consolidation of the rice monitoring method development and the integration of Sentinel-1 derived information in models aiming at estimating and predicting rice production, methane emission and water use

La pollution maritime est l’un des principaux accidents qui affectent l’environnement maritime pendant une longue période. Il est essentiel que les systèmes de détection et de surveillance des déversements d'hydrocarbures interviennent rapidement pour contenir le danger. Ces systèmes utilisent plusieurs techniques et capteurs, les plus récents étant ceux réalisés à distance à l'aide de systèmes satellitaires et aéroportés. L'Agence européenne pour la sécurité maritime (EMSA) a lancé en 2016 la nécessité d'utiliser un système complémentaire, utilisant des drones, aux systèmes de surveillance maritime actuels.Dans nos travaux, nous proposons l’utilisation des drones comme système de détection des déversements d’hydrocarbures. Le radar basé sur un drone permettra une évaluation rapide et le traitement des données en temps réel de la zone où le drapeau de possibles déversements est levé par des témoins. L' échographie en parallèle peut être utilisée pour couvrir une grande surface dans un moment critique. De plus, l' échographie à l'aide de drones offre une résolution spatiale élevée par rapport à un satellite et présente l'avantage principal d'un coût relativement réduit par rapport aux systèmes de détection aéroportés spécialisés. Les drones peuvent être désignés comme systèmes nadir (émission et réception à angle nul par rapport à la normale). Étant largement indépendants de la rugosité de surface, les rendements des systèmes nadir (ou quasi-nadir) bénéficieront de la prédominance de la diffusion spéculaire et permettront une détection même par vent très faible. Les mêmes conditions sont considérées comme inappropriées pour la détection à l'aide d'autres techniques récentes.Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle approche probabiliste qui utilise un radar à large bande d'aspect nadir pour les applications de détection de la pollution maritime. L’approche proposée combine un modèle de diffusion monocouche et des statistiques bayésiennes afin d’évaluer la probabilité de détection de marées noires, dans une plage plausible d’épaisseurs, sur l’eau de mer. Nous présentons un cadre d’algorithmes qui utilise des mesures de la valeur de réflectivité pour détecter les déversements de pétrole. L'infrastructure prend en charge une ou plusieurs mesures collectées à une ou plusieurs fréquences dans les bandes C et X. L'analyse des performances des trois types de détecteurs (simple, double et tri-fréquence) est effectuée. L'analyse des résultats obtenus à partir des interfaces de surfaces planes et rugueuses est également présentée.Nous complétons les algorithmes de détection par une nouvelle approche visant à estimer l’épaisseur de la nappe de pétrole. Nous présentons des estimateurs à probabilité unique, double et multifréquences maximum. Ces derniers utilisent l'algorithme de distance minimum euclidienne, dans des ensembles de constellation prédéfinis 1-D, 2-D ou K-D, sur des réflectivités simulées pour estimer l'épaisseur de la marée noire. Les algorithmes dérivés sont présentés et testés à l'aide d'une simulation de Monte-Carlo.Pour pouvoir passer aux prototypes et aux applications réelles, les résultats nécessitent une validation expérimentale. Par conséquent, nous présentons également une méthode rapide et efficace pour l'extraction à distance des coefficients de réflexion de puissance sur une structure multicouche modélisant un déversement d'hydrocarbures à la surface de l'eau de mer. Les résultats expérimentaux obtenus sont analysés et comparés à des calculs théoriques
Oil spill in sea water is one of the main accidents that adversely affect the maritime environment for a long period of time. It is crucial to have oil spill detecting and monitoring systems to have quick intervention to contain the danger. Such systems use several techniques and sensors, where most recent ones are those done remotely using satellite and airborne systems. The European Maritime Safety Agency (EMSA) launched in 2016 the need to use a complementary system, using drones, to the present satellite maritime surveillance systems.In our work, we propose the use of the drones for oil spill detection system. The drone-based radar will allow quick assessment and real time data processing of the area where the flag of possible spills is raised by witnesses. Parallelization in scanning can be used to cover large area in a critical time. Furthermore, scanning with drones provides high spatial resolution compared to satellite and with a principal advantage of relative low cost compared to dedicated airborne detection systems. Drones can be designated as nadir-looking systems (transmit and receive at zero angle from the normal). Being largely independent of surface roughness, the returns from nadir (or near-nadir) systems will benefit from the dominance of the specular scattering and allow detection even in very low wind conditions. The same conditions are considered to be unsuitable for detection using other recent techniques.In this thesis, we present a new probabilistic approach which uses nadir-looking wide-band radar for oil spill detection applications. The proposed approach combines a single layer scattering model with Bayesian statistics in order to evaluate the probability of detection of oil slicks, within a plausible range of thicknesses, on seawater. We present a framework of algorithms that utilize measurements of the reflectivity value to detect oil spills. The framework supports one or more measurements collected at single or multiple frequencies in the C-band and X-band. Performance analysis of all three types of detectors (single, dual- and tri-frequency) is done. The analysis for the results obtained from both flat- and rough- surfaces interface is also presented.We complement the detection-algorithms by a new approach targeting the estimation of the oil slick thickness. We present Maximum Likelihood single-, dual- and multi-frequency estimators. The latter use Minimum-Euclidean distance algorithm, in pre-defined 1-D, 2-D or K-D constellation sets, on simulated reflectivities to estimate the thickness of the oil slick. The derived algorithms are presented and tested using Monte-Carlo simulation.To be able to move forward to prototypes and real applications, the results need experimental validation. Therefore, we also present a fast and efficient method for the remote extraction of the power reflection coefficients on multilayer structure modeling an oil spill on the top surface of sea water. Experimental results obtained are analyzed and compared to theoretical calculations

Ce travail a pour principal objectif la restauration de la reflectivite radar dans les images radar, de sorte que celles-ci puissent etre considerees comme des images reflectance et etre traitees ulterieurement a l'aide des methodes de traitement classiques utilisees pour les images optiques. La nature coherente des images radar implique une operation de filtrage du speckle. Le filtrage ne devant pas entrainer de degradation de la resolution, la texture, les structures, et les reponses des forts diffuseurs doivent simultanement etre preservees. La methode bayesienne d'estimation maximum a posteriori prend explicitement en compte les proprietes du speckle et des scenes naturelles. Pour des raisons experimentales et theoriques, nous avons choisi une loi gamma pour representer la reflectivite radar. Le probleme de la detection des structures est resolu a l'aide de detecteurs a taux de fausse alarme constant, le coefficient de variation et le detecteur rapport qui recoit dans ce but des ameliorations geometriques. Le processus de restauration complet permet de filtrer energiquement le speckle sans perte notable de resolution. Le nombre equivalent de vues apres filtrage s'avere suffisant pour traiter les images radar a l'aide de methodes de classification classiques. Les resultats montrent que les images radar peuvent etre utilisees avec succes en complementarite aux donnees optiques, en particulier pour le suivi de la deformation des regions tropicales

Dans les domaines spectraux du visible et de l'infra-rouge, l'apport de la teledetection spatiale a la connaissance de la vegetation terrestre n'est plus contestee. En depit du faible nombre de donnees actuellement disponibles, les capteurs micro-ondes apparaissent egalement prometteurs bien que leurs potentialites n'aient pas ete encore entierement demontrees. En particulier, le probleme de l'extraction, a partir du signal enregistre, de l'information quantitative thematique presente dans la surface illuminee, n'est pas encore resolu. Des progres, dans sa resolution, sont notamment attendus grace a une meilleure comprehension des phenomenes electromagnetiques mis en jeu. L'approche developpee, dans le cadre de cette these, repose sur la modelisation des interactions onde electromagnetique-couvert vegetal pour l'interpretation des donnees radar existantes et pour les etudes de simulation. La premiere partie de la these expose les bases physiques necessaires a la modelisation et situe le probleme pose par la representation du couvert vegetal en parametres physiques, incorporables dans les modeles de diffusion micro-ondes. Dans le processus de modelisation, la connaissance des proprietes de transmission de l'onde electromagnetique dans les couverts vegetaux apparait essentielle. La determination du facteur de transmission sera abordee dans la deuxieme partie, de maniere experimentale puis theorique. La modelisation de la reponse radar a partir d'un couvert simplifie compose uniquement d'objets de forme cylindrique fait l'objet de la derniere partie de la these. Apres avoir ete valide dans une premiere phase, a partir de donnees experimentales obtenues au laboratoire, le modele est ensuite utilise pour l'interpretation de donnees image radar et pour une etude de simulation concernant la detection de l'humidite de surface des sols sous couvert vegetal

Cette thèse est composée de deux axes de recherche. Le premièr, plutôt méthodologique, consiste de nos efforts pour répondre à des questions ouvertes dans la communauté de RSO polarimétrique, tandis que le second est plutôt lié à l'application spécifique - le télédétection du manteau neigeux.Suite à la modélisation statistique alternative des images RSO multivariées et haute- ment texturées, par le modèle SIRV, nous proposons d'abord une évaluation appropriée des paramètres de circularité et sphéricité, autrement à priori présumés. La dernière est accouplée avec le test de symétrie sphérique, ce qui forme une méthode pour l'évaluation de pertinence de modèle statistique SIRV dans le contexte de données RSO polarimétriques. Compte tenu du taux de réjection, cela parait justifié de mettre en question les hypothèses de circularité et sphéricité, alors que la pertinence de modèle SIRV doit être soupçonnée dans les régions caractérisées par la diffusion déterministe forte. En suite, comme le point culminant de cette thèse, nous proposons une décomposition incohérente de cible polarimétrique, basée sur l'ACI et fondée sur l'hypothèse de non-Gaussianité du clutter RSO polarimétrique. En exploitant l'information contenue dans les ordres statistiques supérieurs, cette décomposition donne à la sortie un ensemble de vecteurs de cible, qui sont mutuellement indépendants (plutôt que seule- ment décorrélés) et non-orthogonaux. Contrairement à la première composant dominante, qui parait presque identique à l'une estimée par le homologue conventionnel, la deuxième com- posante dominante diffère significativement, ce qui représente un potentiel additionnel pour l'interprétation des données RSO polarimétriques.Dans le contexte appliqué, la première contribution présentée serait une approche stochas- tique pour la cartographie du manteau neigeux au moyen de données RSO multi-temporelles. Les apports les plus notables de la méthode présentée à l'ensemble de techniques de la détec- tion de changements dans la cartographie du manteau neigeux, sont l'hypothèse modifiée du ratio de rétrodiffusion entre la neige sèche et la neige humide, aussi que la corrélation spatiale entre les régions de la neige humide, introduite en impliquant la statistique locale de speckle dans le processus de décision. Finalement, nous présentons la méthode non-autonome pour l'estimation spatiale de l'équivalent en eau de la neige (EEN), basée sur des données optiques. En utilisant avec succès des données de télédétection dans la calibration du modèle EEN externe, on essaie de démontrer l'utilité et la nécessite du télédétection dans la surveillance du manteau neigeux
This thesis comprises two research axes. The first, being rather methodological, consists of our efforts to answer some of the open questions in the POLSAR community, while the latter is sooner related to the specific application - the remote sensing of snow.Following the alternative statistical modelling of highly textured multivariate SAR datasets by means of SIRV model, we propose the appropriate assessment of, otherwise assumed, cir- cularity and sphericity parameters. The last is coupled with the spherical symmetry test, forming a method for the evaluation of SIRV statistical model suitability in the context of POLSAR data. Given the rejection rate, challenging circularity and sphericity appears to be justified, while SIRV model pertinence must be doubted in the regions characterized by strong deterministic scattering. Further on, as the highlight of this thesis, we propose a po- larimetric incoherent target decomposition, based on ICA and founded on the hypothesis of non-Gaussianity of POLSAR clutter. By exploiting the information contained in the higher statistical orders, this decomposition provides at the output a set of mutually independent (rather than only decorrelated), non-orthogonal target vectors. Unlike the first dominant com- ponent, which is nearly identical to the one estimated by the conventional ICTD counterpart, the second dominant component differs significantly, which, as we anticipate, represents an additional potential for the POLSAR datasets interpretation.In the applied context, the first presented contribution would be a stochastic approach in snow mapping by means of multitemporal SAR datasets. The most notable supplements of the presented method to the ensemble of change detection techniques in snow mapping are the plausibly modified assumption of the wet/dry snow backscattering ratio and implicitly introduced spatial correlation between wet snow areas, achieved by directly implicating local speckle statistics in the decision process. Finally, we present the non-autonomous method for SWE spatial estimation, based on optical datasets. By successfully involving the remote sensing datasets in the calibration of the external SWE model, we seek to demonstrate the utility and the necessity of the former in the snow pack monitoring
Ova teza podrazumijeva dva pravca istraživanja. Prvi, metodološki, predstavlja naše naporeda odgovorimo na neka od otvorenih pitanja u POLSAR zajednici, dok je drugi vezan zaspecifičnu aplikaciju - teledetekciju sniježnog pokrivača.Uzevši u obzir alternativno statističko modelovanje multivarijantnih SAR slika visoke rezolucijekoristeći SIRV model, mi predlažemo odgovarajuću estimaciju, uostalom pretpostavljenihparametara cirkularnosti i sfernosti. Integrišući posljednju u test sferne simetrije, formiranje metod za evaluaciju prikladnosti statističkog modela SIRV u kontekstu POLSAR slikavisoke rezolucije. Posmatrajući stopu odbacivanja, sumnja u opravdanost pretpostavke cirkularnostii sfernosti se čini opravdanom, dok pogodnost SIRV modela mora biti preispitana uregionima koje karakteriše jako determinističko elektromagnetno rasijanje. U nastavku, kaoprimarni doprinos ove teze, predlažemo polarimetrijsku nekoherentnu dekompoziciju mete,koja je bazirana na ICA metodu i zasnovana na hipotezi o otklonu od Gausove prirode POLSARclutter -a. Eksploatišući informaciju sadržanu u višim statističkim redovima, predloženadekompozicija daje na izlazu set međusobno nezavisnih (prije nego samo nekorelisanih), neortogonalnihvektora mete. Za razliku od prve dominante komponente, koja je skoro identičnakomponenti estimiranoj koristeći konvencionalnu ICTD metodu, druga dominanta komponentase značajno razlikuje, što predstavlja dodatan potencijal u interpretaciji POLSAR slika.Prvi prezentovani doprinos u primijenjenom kontekstu bio bi stohastički metod za mapiranjesniježnog pokrivača baziran na multitemporalnom setu SAR slika. Najznačajniji priloziprezentovane metode grupi tehnika "detekcije promjene" u mapiranju sniježnog pokrivača suopravdano promijenjena pretpostavka o količniku povratnog rasijanja djelimično otopljenog isuvog snijega, kao i implicitno uvedeno prostorna korelacija između regiona djelimično otopljenogsnijega, postignuta direktnim uvođenjem lokalne statistike speckle šuma u proces odlučivanja.Konačno, predlažemo neautonomni metod za prostornu estimaciju SWE parametra,zasnovan na optičkim slikama. Uspješno inflitrirajući teledetekciju u kalibraciju eksternogSWE modela, imamo za cilj demonstrirati njenu korisnost i neophodnost u monitoringu sniježnogpokrivača

Le but du travail réalisé dans cette thèse est l'étude des informations acquises par un capteur polarimétrique multifréquence. L'objectif vise d'une part la modélisation statistique d'échos radar et d'autre part la discrimination et la classification polarimétrique multifréquence. La distinction fine entre les couverts à divers stades de croissance illustre l'apport spécifique de la polarimétrie multifréquence. Des images multipolarisées, multifréquences acquises en 1989 par le système ROS de la Nasa/JPL concernant la forêt des Landes ont été exploitées dans laquelle les diverses sections différent par leurs paramètres intrinsèques (biomasse, hauteur, âge, densité,). La modélisation polarimétrique d'échos radar consiste à trouver les lois de distribution décrivant au mieux les amplitudes absolues, les rapports d'amplitude et les différences de phase. La distribution K s'est révélée être la mieux adaptée pour décrire les amplitudes absolues des données aussi bien monovues que multivues. La méthode dite Bootstrap minimisant, voire éliminant l'interdépendance des données, a été introduite afin d'améliorer la confiance du test d'adéquation confirmant le choix de la distribution K. Un nouveau discriminateur fréquentiel, issu de la distribution k et étroitement lié à l'hétérogénéité du couvert, a été développé. La non symétrie azimutale, classiquement négligée, a été mise en évidence par une représentation équi-amplitude des signatures polarimétriques. L'algorithme de classification de Van Zyl et celui de décomposition de Freeman ont été exploités pour classifier les terrains. De plus, un algorithme de classification de pixels vérifiant la non symétrie azimutale a été développé permettant d'introduire une nouvelle classe la non symétrie azimutale pour une interprétation plus réaliste des terrains. Une extension des algorithmes de Novak concernant la réduction du speckle, a été proposée et appliquée sur des données réelles et sur des données synthétisées, en utilisant la propriété de non symétrie azimutale. Le travail de thèse réalisé représente une contribution non seulement à l'évaluation de l'apport de la polarimétrie multifréquence, mais aussi au développement des méthodes d'analyse et de traitement de données en télédétection radar.

Ce travail comprend la réalisation d'un calculateur dont le but est l'estimation de la hauteur de précipitation au moyen des images provenant d'un radar météorologique. étant données les incertitudes de la mesure radar, celle-ci est ajustée dynamiquement au moyen de données pluviométriques. Ces dernières sont obtenues par un réseau de stations météorologiques automatiques, interrogées par ligne téléphonique commutée. Au point de vue matériel, le calculateur est constitue de plusieurs cartes, au format multibus, à base de microprocesseurs 16 bits - 8088 et 8087 -. Le logiciel est conçu autour du système d'exploitation temps réel irmx 86. Ce logiciel de base procure au calculateur les moyens nécessaires d'arbitrage du déroulement de taches dans le temps, ainsi que des mécanismes d'échange entre taches et des interfaces avec plusieurs périphériques. Cette réalisation répond aux besoins de l'utilisation hydrologique des images radar. Son intérêt est d'autant plus grand que les étendues a couvrir, dépourvues d'un réseau dense de pluviomètres, sont importantes

Cette thèse est consacrée a la segmentation statistique non supervisée des images radar. L'originalité de notre étude réside dans l'adoption du système de distributions de Pearson pour modéliser les scènes naturelles homogènes. Nous généralisons les méthodes d'estimation employées pour un mélange de distributions de même loi a un mélange de distributions de lois différentes et appartenant au système de Pearson. Des algorithmes d'estimation bases sur la maximisation de la vraisemblance et sur la notion de l’Esperance conditionnelle ont été développes afin d'accomplir cette tâche. Les méthodes d'estimation développées pour les images radar mono spectrales ont été généralisées pour le cas des images radar multi spectrales. Nous étudions la robustesse des algorithmes proposes à travers la segmentation d'images de synthèse et d'images radar de natures différentes.

Ce travail de thèse porte sur la définition, le développement et l’évaluation d’une méthode, appelée DTCOR (Détection de la Turbulence COnvective par Radar), de détection en temps réel de structures turbulentes, de taille comprise entre 300m et 3km à l’aide d’un radar aéroporté en bande X Doppler. Il se réalise dans le cadre d’un projet industriel de développement d’un nouveau concept de radar qui pourrait être implémenté sur les avions de ligne. Elle exploite un formalisme variationnel avec contraintes physiques qui permet d’obtenir le vent et ses dérivées. Cette méthode est évaluée sur des jeux de données (vitesses radiales et réflectivités) synthétisés à partir de représentations analytiques représentant les caractéristiques principales de ces structures turbulentes (longueur d’onde et amplitude) et sur des données réelles issues d’une campagne d’observations aéroportées
We focus on this thesis on the definition, development and evaluation of a method that we call DTCOR (Detection of Convective Turbulence by Radar). This method detects in real time the turbulent structures whose sizes are between 300m and 3km, using an airborne X-band Doppler radar. This work is realized in the frame of an industrial project whose goal is the development of a new concept of radar that would be implemented on the airliners. The technique is based on a variational formalism with physical constraints in order to obtain the wind field and its derivatives. This method is evaluated on two sets of data (radial velocities and reflectivities), the first one synthesized from analytical form representing the main features of these turbulent structures (wavelength and amplitude) and the second on real data from a campaign of airborne observations

Les donnees radar, encore peu connues, sont rarement utilisees dans une optique paysagique et d'occupation du sol. Les objectifs de ce travail sont : 1) de familiariser les utilisateurs de la teledetection avec cette nouvelle categorie de donnees; 2) d'approfondir la comprehension du signal retrodiffuse par l'analyse et l'interpretation d'une image seasat (21. 08. 1978) sur le sud du departement des deux-sevres. Les capacites du s. A. R. De seasat sont testees a trois niveaux d'approche : - les ensembles paysagiques, - les unites de paysage, - les parcelles forestieres et les champs cultives. Une comparaison entre le s. A. R. De seasat et le m. S. S. De landsat est tentee pour mettre en evidence leur complementarite
Radar data, as yet not very well-known, are rarely used for the purpose of land systems and soil occupation studies. The objectives of this thesis are : 1) to familiarize remote sensing users with this new data, 2) to increase the understanding of backscattering through the analysis and interpretation of a seasat picture (21. 08. 1978) in the south of the deux-sevres department (france). The performances of the s. A. R. Of seasat are tested by using three different approaches : - the land systems, - the land units, - the forestry units and cultivated fields. A comparison is made between s. A. R. Seasat and m. S. S. Landsat in order to show their complementarity